[發明專利]海水藻類赤潮及其毒性檢測光學原位傳感器

在審

• 申請號: 201810132036.3
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108279225A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 胡玉偉;畢衛紅;談愛玲;付廣偉;畢振飛;王兵
• 申請（專利權）人: 秦皇島紅燕光電科技有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發明公開了一種海水藻類赤潮及其毒性檢測光學原位傳感器，包括：光源模塊、參考光檢測模塊、樣品池及散射光檢測模塊、反射熒光檢測模塊和信號驅動與處理模塊；信號驅動與處理模塊驅動光源模塊為藻類赤潮及毒性檢測提供單色紫外光，參考光檢測模塊將單色紫外光分為參考光和探測光，并對參考光進行探測，探測信號用于背景參考光補償；探測光進入樣品池及散射光檢測模塊，照射待檢測海水，反射回的熒光經由反射熒光檢測模塊檢測；檢測信號和探測信號均發送至信號驅動與處理模塊，實現藻類赤潮及毒性檢測傳感器的內部自補償，完成海水藻類赤潮及毒性的測量。本發明設備小巧、集成度高，可實現原位在線測量，檢測精度高。

技術領域

本發明屬于藻類赤潮及毒性檢測技術領域，涉及一種基于三維熒光光譜的海水藻類赤潮及其毒性檢測光學原位傳感器。

背景技術

赤潮(harmful algal bloom,HAB)，又稱紅潮，是在特定的環境條件下，海水中某些浮游植物、原生動物或細菌爆發性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態現象。赤潮有時可使魚類等水生動物遭受很大危害，這是由于赤潮浮游生物堵塞魚鰓，引起機械障礙，它們死后分解，迅速消耗氧氣，水中氧氣不足，以及分泌有害物質等造成的。魚毒性(Ichthyotoxic)赤潮可產生多種有毒物質，在短時間內致使魚類和貝類大量死亡。魚毒性赤潮藻類已經廣泛分布于我國沿海，嚴重污染了我國海產養殖環境，制約我國沿海海水養殖業的可持續健康發展。

目前海水藻類赤潮及毒性的檢測方法主要包括以下三類：一是基于色素光譜法，二是基于熒光光譜法，三是采用在線可視化單細胞拍攝技術。由于浮游植物的吸收光譜易受黃色物質及光保護色素的影響，從而限制了色素光譜法的進一步發展。隨著近年來熒光檢測技術和圖像分析處理技術的進步，三維熒光光譜技術和可視化單細胞拍攝技術在藻類識別方面得到快速發展，且三維熒光光譜技術日益成熟，目前已開發出多種應用于石油、多氯聯苯、生物激素和微藻識別等方面的專業設備。中國專利(專利號CN201410648240.2)公開了一種用于識別魚毒性藻類的三維熒光標準光譜庫的構建方法，該方法通過魚毒性藻類在不同生長時期和環境因子調控下的溶血毒素和葉綠素三維熒光光譜的研究，通過聚類方法，建立三維熒光標準光譜庫，用來識別魚毒性藻類及其毒性大小。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種海水藻類赤潮及其毒性檢測光學原位傳感器，得到藻類葉綠素濃度和溶血毒素三維熒光光譜，實現自動測定和數據處理，實現海水藻類赤潮及毒性的自動在線原位檢測，達到反應快速、免維護、自主運行的效果。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種海水藻類赤潮及其毒性檢測光學原位傳感器，其包括：光源模塊、參考光檢測模塊、樣品池及散射光檢測模塊、反射熒光檢測模塊和信號驅動與處理模塊；信號驅動與處理模塊驅動光源模塊為藻類赤潮及毒性檢測提供單色紫外光，參考光檢測模塊將單色紫外光分為參考光和探測光，并對參考光進行探測，探測信號用于背景參考光補償；探測光進入樣品池及散射光檢測模塊，照射待檢測海水，反射回的熒光經由反射熒光檢測模塊檢測；檢測信號和探測信號均發送至信號驅動與處理模塊，實現藻類赤潮及毒性檢測傳感器的內部自補償，完成海水藻類赤潮及毒性的測量。

其中，所述光源模塊包括LED陣列2和可調濾光陣列3，LED陣列2輸出端連接線性可調濾光陣列3，將輸出紫外光濾為單色紫外光。

其中，所述參考光檢測模塊包括分光鏡4和光探測器11，分光鏡4位于單色紫外光出射光路上，鏡面與單色紫外光出射方向呈45°角，單色紫外光經分光鏡4后，透過的光束作為探測光，反射的光束作為參考光，光探測器11位于參考光光路上，探測信號用于背景參考光補償。

其中，所述分光鏡4對單色紫外光的反射率為10～30％。