[发明专利]海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器

权利要求书

1.一种海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，包括：光源模块、参考光检测模块、样品池及散射光检测模块、反射荧光检测模块和信号驱动与处理模块；信号驱动与处理模块驱动光源模块为藻类赤潮及毒性检测提供单色紫外光，参考光检测模块将单色紫外光分为参考光和探测光，并对参考光进行探测，探测信号用于背景参考光补偿；探测光进入样品池及散射光检测模块，照射待检测海水，反射回的荧光经由反射荧光检测模块检测；检测信号和探测信号均发送至信号驱动与处理模块，实现藻类赤潮及毒性检测传感器的内部自补偿，完成海水藻类赤潮及毒性的测量。

2.如权利要求1所述的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，所述光源模块包括LED阵列(2)和可调滤光阵列(3)，LED阵列(2)输出端连接线性可调滤光阵列(3)，将输出紫外光滤为单色紫外光。

3.如权利要求2所述的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，所述参考光检测模块包括分光镜(4)和光探测器(11)，分光镜(4)位于单色紫外光出射光路上，镜面与单色紫外光出射方向呈45°角，单色紫外光经分光镜(4)后，透过的光束作为探测光，反射的光束作为参考光，光探测器(11)位于参考光光路上，探测信号用于背景参考光补偿。

4.如权利要求3所述的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，所述分光镜(4)对单色紫外光的反射率为10～30％。

5.如权利要求3所述的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，所述样品池及散射光检测模块包括二元透反射镜(5)、第一准直器(6)、样品池(7)，二元透反射镜(6)位于光源出射光路上分光镜(4)之后，镜面与光源照射方向呈45°角，在其反射光光路上依次布置第一准直器(6)、样品池(7)，第一准直器(6)在二元透反射镜(5)和样品池(7)之间布置，以将紫外光汇聚于样品池(7)内，样品池(7)中盛放待检测海水。

6.如权利要求5所述的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，所述反射荧光检测模块包括第二准直器(8)、衍射光栅(9)、电子倍增CCD(10)，第二准直器(8)和衍射光栅(9)位于第一准直器(6)及样品池(7)相反一侧，用于收集从样品池(7)反射回的荧光，反射荧光经第二准直器(8)准直，衍射光栅(9)将经过准直的反射荧光展开成按波长排列的光谱，电子倍增CCD(10)位于衍射光栅(9)形成的反射光谱位置处，将荧光光谱的光信号转变成电信号。

7.如权利要求6所述的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，所述传感器的工作原理为：LED阵列(2)发出的光经线性可调滤波阵列(3)输出单色光，再经分光镜(4)得到探测光和参考光；参考光用于消除背景光干扰，探测光经二元透反射镜(5)后转向进入样品池(7)照射在被测海水中，产生透射光、反射荧光；反射荧光经衍射光栅(9)后形成按波长排列的光谱由电子倍增CCD(10)变成电信号，收集不同激发波长产生的荧光可形成三维荧光光谱，该光谱与参考背景光信息通过信号驱动与处理系统(1)实现藻类赤潮及毒性检测传感器的内部自补偿，完成海水藻类赤潮及毒性的测量。

8.如权利要求6所述的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其特征在于，利用所述传感器进行海水藻类赤潮及毒性测量的过程如下：

步骤一：打开信号驱动与处理系统(1)，驱动LED阵列(2)发出的紫外光，经线性可调滤波阵列(3)射出单色紫外光；

步骤二：单色紫外光经分光镜(4)分为探测光和参考光，探测器(11)探测参考光；

步骤三：探测光经二元透反射镜(5)后转向进入样品池(7)后产生反射荧光，反射荧光经第二准直器(8)和衍射光栅(9)后形成按波长排列的光谱，由电子倍增CCD(10)收集不同激发波长产生的荧光，形成三维荧光光谱；

步骤五：信号驱动与处理系统(1)处理由电子倍增CCD(10)和探测器(11)得到的信号，并参考背景光，完成藻类叶绿素浓度和溶血毒素的含量检测，实现对藻类赤潮及毒性的测量。