[发明专利]一种基于荧光光谱技术的水体蓝绿藻在线测量装置

说明书

本发明公开一种基于荧光光谱技术的水体蓝绿藻在线测量装置，控制与信号处理模块与光源控制模块连接，光源控制模块与激发光源连接，激发光源的激发光信号经过二向色分光片后，一部分光信号经二向色分光片透射后由光电探测器一进行检测，另外的光信号经二向色分光片反射，再经透镜聚焦于待测水样产生荧光信号，激发的荧光信号经透镜变为平行光，平行光经二向色分光片透射后由光电探测器二进行检测，最后光电探测器二采集的光信号经控制与信号处理模块处理后输出。本发明的效果：采用测量激发的荧光信号强度反演水体蓝绿藻浓度，可实现对水体蓝绿藻的直接测量、检测速度快，避免繁琐的步骤，同时不需要化学试剂，避免对水质的二次污染。

技术领域

本发明涉及水体污染在线监测领域，尤其涉及环境光学监测技术领域，具体为一种基于荧光光谱测量技术的水体蓝绿藻在线测量装置。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的迅速发展，人类对水资源的破坏越来越严重，水域管理不善和长期使用化肥等易流失富营养物质导致水体富营养化程度越来越高，从而导致藻类大量生长繁殖，甚至形成水华，这会改变水体的溶解氧、pH值等，降低了水资源的利用效能，引起严重的生态破坏和巨大的经济损失。

传统方法多以现场采样、实验室分析为主，所取样品在运输、储存等过程中挥发或变质，导致测量结果的准确性很难保证，不能实时、原位地反映出水污染的状况；其次，大部分传统方法需要萃取操作，处理步骤耗时较长而无法满足应急监测的快速测定要求，而且萃取剂又造成了二次污染；最后，大部分传统方法的测试仪器价格昂贵，运行费用高。

与上述方法相比荧光法不需要任何化学试剂，对水质本身没有影响，而且不需要对水样进行处理，直接测量，检测数据快，避免了繁琐的步骤。因其具有简单、快速、实时分析、无需其他化学试剂、不存在二次污染等优点而备受关注。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述方面的缺点，实现水体蓝绿藻的实时、在线测量，本发明提供一种基于荧光光谱技术，无需化学试剂，几乎不用维护，使用方便的荧光法探头式在线蓝绿藻测量装置。装置主要由传感器壳体、控制与信号处理单元、光源和信号采集单元四部分组成，实现了实时、快速精准监测水体蓝绿藻浓度的目的。该装置控制与信号处理模块通过光源控制模块控制光源工作，光源发出激发光，激发光经过二向色分光片一路少部分的光被透射后由光电二极管进行检测，作为光源能量变化的参考信号；另一路大部分光经二向色分光片反射后经透镜聚焦于待测水样产生荧光，荧光信号经二向色分光片透射后由光电倍增管进行检测。最后光电倍增管和光电二极管采集的光信号经控制与信号处理模块处理后输出。

本发明具体技术方案如下：

一种基于荧光光谱技术的水体蓝绿藻在线测量装置，包括壳体，

所述壳体设置接头，壳体下部设置石英光窗，石英光窗处设置清洁刷；

壳体内的控制与信号处理模块与光源控制模块连接，光源控制模块与激发光源连接，激发光源的激发光信号经过二向色分光片后，一少部分光信号经二向色分光片透射后由光电探测器一进行检测，作为光源能量变化的参考信号，参考光信号经信号采集板采集后交由控制与信号处理模块进行数据处理；另外大部分的光信号经二向色分光片反射，再经透镜聚焦于待测水样产生荧光信号，激发的荧光信号经透镜变为平行光，平行光经二向色分光片透射后由滤光片对光信号进行滤除，滤除荧光信号外的其他干扰光信号，有效荧光信号由光电探测器二进行检测，最后光电探测器二采集的光信号经控制与信号处理模块处理后输出；

所述控制与信号处理模块与电机连接，电机的输出轴上设置清洁刷；

所述二向色分光片与水平方向成45°；

采用超亮LED灯作为激发光源，在激发光源前设计一个光源控制模块，光源控制模块内包括稳压模块，用来为激发光源提供稳定电压，从而提高LED灯工作的稳定性。

控制与信号处理模块通过光源控制模块控制LED灯稳定输出激发光信号，所述透镜和石英光窗组成的测量光窗安装于传感器底部。