[实用新型]叶绿素a测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种叶绿素a测量装置，使用高亮度LED作为激发光源的走航式实时测量的小型化、模块化测量装置。

背景技术

由于叶绿素a浓度的测量对描述海洋初级生产力、评价海洋水质有机污染程度以及探测渔场具有重要的意义，自上个世纪七十年代中期开始，有些国家开始荧光计的研制。主要采用脉冲氙灯作为激发光源的脉冲式水下荧光计，利用脉冲氙灯作为激发光源主要存在以下问题：体积、重量和功耗都比较大，导致整个系统不易安装和维护，同时不利于系统的集成，由于海洋中叶绿素a浓度非常低，其检测信号又极易受到氙灯信号的干扰，从而影响测量的精度和准确性。

目前叶绿素a测量主要有通过现场采样，然后实验室萃取，并由分光光度计进行测量，需要破坏浮游植物结构，不能实现无损测量。现有现场叶绿素a测量装置的信号接收采用背向180°接收方式，该装置的测量方式干扰信号较大。同时现有测量装置体积、重量较大，不利于系统集成、安装与维护。

发明内容

本实用新型的技术方案包含外壳内的激发光源、光学器件组成的光路和单片机控制电路及与之相连的电缆插头，并经由单片机控制电路进行处理和传输，其特征在于激发光源是由三个呈品字形分布的发光二极管(LED)组成，该LED波长为460nm，发射半角宽为15°，发光强度为5000mcd，且激发光源的前端经由发射窗口激发水样，受激产生的荧光又先后经由接收窗口，凸透镜和干涉滤光片进入光敏接收器件，光敏接收器件的信号输出至单片机控制电路，最后经由单片机控制电路进行处理和传输。

本实用新型采用灵敏度为0.52V/nW的光敏接收器件接收荧光信号，并采用中心波长为685nm，带宽为30nm的干涉滤光片对噪声信号进行过滤，同时荧光信号经焦距为7.14mm凸透镜会聚于光敏接收器件的检测窗口。

本实用新型的特点是一种使用高亮度LED作为激发光源的走航式实时测量的小型化、模块化测量装置，利于系统集成、安装与维护，灵敏度高，采用与海水的透明窗匹配的波长为460nm，半角宽为15°，发光强度为5000mcd的蓝光LED作为激发光源。

附图说明

图1：本实用新型的总体结构示意图。

其中：1、孔  2、水样  3、激发光源  4、发射窗口  5、接收窗口  6、凸透镜7、干涉滤光片  8、光敏接收器件  9、单片机控制电路  10、外壳  11、电缆插头12、保护罩。

具体实施方式

如图1，本实用新型包含有外壳10内的激发光源3、光学器件组成的光路和单片机控制电路9及与之相连的电缆插头11，其特征在于激发光源3是由三个呈品字形分布的LED组成，该LED波长为460nm，发射半角宽为15°，发光强度为5000mcd，激发光源3的前端经由发射窗口4激发水样2，受激产生的荧光又先后经由接收窗口5，凸透镜6和干涉滤光片7进入光敏接收器件8，光敏接收器件8的信号输出至单片机控制电路9。

上述单片机控制电路9采用MSP430F2013单片机作为系统的控制器件，其具有5种低功耗模式，可有效降低系统的整体功耗。为了便于与其它水质传感器集成，本实用新型采用了模块化设计，并设有标准接口，便于安装与维护。

考虑到有效减小杂散光和反射光对测量信号的干扰，本实用新型中的发射窗口4和接收窗口5成90°角布置。

考虑到减小海水扰动对荧光信号的影响和保护用作发射窗口4和接收窗口5的保护玻璃，本实用新型还专门在外壳10的前方和侧面设置一带有孔1的保护罩12。

如图所示，本装置通过单片机控制电路9控制激发光源3产生脉冲光信号，激发光源3经过发射窗口4激发水样2，水样2中叶绿素a受激产生荧光信号，荧光信号经过接收窗口5，然后经由焦距为7.14mm凸透镜6进行会聚，再经由波长为685nm，带宽为30nm的干涉滤光片7滤除噪声光信号，最后由光敏接收器件8进行接收并转换为电信号，该电信号经由单片机控制电路9进行信号调理并上传给上位机。

本实用新型的所有电子器件采用贴片封装，有效减小系统的体积和整体重量，其重量仅为0.9kg，尺寸为36(Φ)×134mm。本实用新型的叶绿素a测量范围为0.01-15μg/L。