[發(fā)明專利]一種溶解氧測(cè)量裝置及傳感膜最適激發(fā)條件的判定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010110033.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111208107B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳軍;徐磊;皮杰;嚴(yán)妮娜;蔡浩天;蔣希芝;張榮;錢明艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64;G01J3/44
• 代理公司: 鹽城高創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32429
• 代理人: 陳民

本發(fā)明公開(kāi)了一種溶解氧測(cè)量裝置及傳感膜最適激發(fā)條件的判定方法，涉及溶解氧測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域；該激發(fā)條件判定方法包括：固定待檢測(cè)的傳感膜，取最大熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為最適激發(fā)光波長(zhǎng)；求出熒光信號(hào)與反射光信號(hào)之間的相位差，并求該相位差的正切值；取最大特征值對(duì)應(yīng)的頻率作為最適調(diào)制頻率；當(dāng)熒光信號(hào)強(qiáng)度和反射光信號(hào)強(qiáng)度近似相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)的激發(fā)光強(qiáng)度為最適激發(fā)光強(qiáng)度；該溶解氧測(cè)量包括激發(fā)光發(fā)射模塊、參比光發(fā)射模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)放大模塊、處理模塊。本發(fā)明利用光學(xué)和電學(xué)手段，在提升信噪比、縮短檢測(cè)時(shí)間的同時(shí)，顯著減少了產(chǎn)品的功耗、延長(zhǎng)了其使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溶解氧測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溶解氧測(cè)量裝置的及傳感膜最適激發(fā)條件的判定方法。

背景技術(shù)

溶解于水中的分子態(tài)氧稱為溶解氧，準(zhǔn)確、快速地測(cè)定水中的溶解氧濃度對(duì)于化工生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多個(gè)領(lǐng)域都具有重要意義，基于熒光猝滅原理的溶解氧傳感器是一類利用特殊化合物在不同氧濃度下熒光猝滅特性的不同來(lái)檢測(cè)和表征水體溶解氧情況的測(cè)量設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，由于熒光強(qiáng)度易受外界因素干擾，而熒光壽命極短難于測(cè)量，通常采用相位法，利用相位法測(cè)量溶解氧含量，最終測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量取決于所檢測(cè)到的熒光信號(hào)的質(zhì)量，而熒光信號(hào)又與激發(fā)條件直接相關(guān)，具體包括激發(fā)光的波長(zhǎng)、強(qiáng)度和調(diào)制頻率。對(duì)于不同材質(zhì)和裝配結(jié)構(gòu)的傳感膜，其所需的最適激發(fā)條件各不相同。其中，激發(fā)光的波長(zhǎng)和激發(fā)光強(qiáng)度關(guān)聯(lián)性較大。

目前，國(guó)內(nèi)的溶解氧傳感器在激發(fā)條件控制上對(duì)于不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的傳感膜，大部分廠商和研究者通常不去判定其最適激發(fā)條件，而是使用大功率，高強(qiáng)度的光源，用短波長(zhǎng)、高能量的藍(lán)光或紫光，激發(fā)光調(diào)制頻率設(shè)定為數(shù)十kHz，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間光照得到測(cè)量結(jié)果，這一方法不但增加了設(shè)備功耗，同時(shí)將不可避免地縮短傳感膜和其他部件的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的設(shè)備功耗高，部分部件使用壽命低缺點(diǎn)，而提出的一種溶解氧測(cè)量裝置的及傳感膜最適激發(fā)條件的判定方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種溶解氧測(cè)量裝置傳感膜最適激發(fā)條件的判定方法，包括以下步驟：

S1：固定待檢測(cè)的傳感膜，然后分別使用不同波長(zhǎng)激發(fā)光源直接照射其表面，獲取其受激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)的強(qiáng)度，取最大熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為最適激發(fā)光波長(zhǎng)；

S2：依次使用多個(gè)不同頻率的信號(hào)對(duì)參比光和激發(fā)光進(jìn)行調(diào)制，用調(diào)制后的參比光和激發(fā)光分別照射傳感膜表面，獲取其反射光信號(hào)和受激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)的強(qiáng)度和相位，求出熒光信號(hào)與反射光信號(hào)之間的相位差，并求該相位差的正切值；

S3：將S2中獲得的熒光信號(hào)的強(qiáng)度和相位差的正切值進(jìn)行相乘，得到相應(yīng)激發(fā)頻率下的熒光特征值，取最大特征值對(duì)應(yīng)的頻率作為最適調(diào)制頻率；

S4：在S1獲得的最適激發(fā)光波長(zhǎng)和S3獲得的最適調(diào)制頻率下，使用參比光源對(duì)傳感膜進(jìn)行照射，獲取其反射光信號(hào)的強(qiáng)度，然后使用不同發(fā)光強(qiáng)度的激發(fā)光源進(jìn)行照射，獲取其受激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)的強(qiáng)度，當(dāng)熒光信號(hào)強(qiáng)度和反射光信號(hào)強(qiáng)度近似相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)的激發(fā)光強(qiáng)度為最適激發(fā)光強(qiáng)度。

優(yōu)選地：所述步驟S1至S4中，核心部件應(yīng)進(jìn)行遮光處理，同時(shí)需控制操作過(guò)程中環(huán)境的溫度和含氧量不發(fā)生顯著變化；激發(fā)光源和參比光源為普通直插型發(fā)光二極管，采用0603封裝的貼片型發(fā)光二極管、采用0805封裝的貼片型發(fā)光二極管、采用1206封裝的貼片型發(fā)光二極管、金屬發(fā)光二極管中的一種。

優(yōu)選地：所述步驟S1中，不同波長(zhǎng)的激發(fā)光源，其發(fā)光強(qiáng)度應(yīng)一致，且不小于80mcd；不同波長(zhǎng)的激發(fā)光源，總波長(zhǎng)范圍在400-550nm以內(nèi)；不同波長(zhǎng)的激發(fā)光源，相鄰兩光源中心波長(zhǎng)距離小于15nm。