CN106092895B - 一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法，本发明涉及一种叶绿素浓度检测装置及其检测方法。本发明要解决现有装置中激发光程不可调节，荧光强度微弱。当水体中杂质多时产生散射，荧光检测准确率和灵敏度低的问题。石英水样室底部设有水样室进水口装置，石英水样室外部设有不锈钢外壳，探测器、滤光片及聚焦透镜设置于石英水样室正上方，光源、光源横向调节支座、光源横向调节机构及光源方向调节机构设置在石英水样室侧面位置，探测器、光源、光源横向调节机构及光源入射角调节机构分别通过导线与主机相连接。方法：先采集激发光源关闭状态下测量水体背景荧光信号，再采集激发光源开启状态下水体荧光信号，通过运算自动扣除背景荧光干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶绿素浓度检测装置及其检测方法。
背景技术
目前水体中叶绿素的检测方法主要有三种：分光光度法、高效液相色谱法和荧光分析法。分光光度法和高效液相色谱法的检测都需要经过取样过滤、90％丙酮研磨萃取、离心取上清测试，为了防止样品酸化破坏色素还需要在其中加入碳酸镁，过程繁琐，依赖大型设备，只适用于实验室检测，不适合野外作业和实时监测。目前已有的荧光分析法叶绿素检测装置，大多采用固定的蓝光LED作为激发光源，激发叶绿素产生685nm荧光，荧光强度和叶绿素浓度成正比关系，从而实现水体中叶绿素浓度检测。装置中采用180°或90°光路设计，激发光程不可调节，产生的荧光强度微弱。当实际水体中杂质较多时还会产生散射，导致噪声背景高，荧光检测准确率和灵敏度低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法；以解决现有装置中采用180°或90°光路设计，激发光程不可调节，产生的荧光强度微弱。当实际水体中杂质较多时还会产生散射，导致噪声背景高，荧光检测准确率和灵敏度低的问题。
一种水体叶绿素浓度原位检测装置包括导线管、不锈钢外壳、探测器、石英水样室、光源横向调节支座、光源横向调节机构、光源入射角调节机构、光源、进水口滤网、导气管、水样室进水口装置、进水口装置定位环、进水口限流板、固定隔板、滤光片、聚焦透镜及透镜固定装置；所述的石英水样室的水平截面为正六边形结构；
石英水样室外部设有不锈钢外壳，石英水样室外壁与不锈钢外壳密封形成腔体，在石英水样室及不锈钢外壳底部设有水样室进水口装置，水样室进水口装置中心位置设有进水口限流板并通过进水口装置定位环固定，且进水口限流板上均匀设有四个进水口滤网；
腔体内设有探测器、光源横向调节支座、光源横向调节机构、光源入射角调节机构、光源、导气管、固定隔板、滤光片、聚焦透镜及透镜固定装置，探测器设置于石英水样室正上方，并通过固定隔板固定；所述的探测器选用的为光电倍增管，在探测器光电倍增管的感光窗口前设有滤光片，滤光片与石英水样室之间设有聚焦透镜，且聚焦透镜通过透镜固定装置固定于固定隔板上，石英水样室上部侧面设有导气管，且导气管与石英水样室相连通，导气管向上穿出不锈钢外壳，光源、光源横向调节支座、光源横向调节机构及光源方向调节机构设置在石英水样室侧面位置，且与石英水样室的正六边形一面相平行，光源设置在光源入射角调节机构内部，且光源射出的光指向石英水样室，光源入射角调节机构设置于光源横向调节机构上，光源横向调节机构下部采用光源横向调节支座与不锈钢外壳底部相连接；
不锈钢外壳外部设有导线管，探测器、光源、光源横向调节机构及光源入射角调节机构分别通过导线与主机相连接，且导线穿出不锈钢外壳后设置在导线管内；所述的光源为蓝紫光激光二极管。
一种水体叶绿素浓度原位检测装置的检测方法是按以下步骤进行的：
将水体叶绿素浓度原位检测装置置于待测水中，首先开启探测器的光电倍增管电源，探测待测水体环境背景荧光信号，再开启光源，调节光源横向调节机构及光源入射角调节机构改变光源位置，直至光源射入石英水样室的入射角大于48°，激发水样中叶绿素产生685nm荧光，用光电倍增管检测荧光强度，然后通过主机运算减掉背景荧光信号得到叶绿素被激发产生的685nm荧光强度，荧光强度与叶绿素浓度与成正比，即可实现复杂水体环境中叶绿素浓度原位检测。
本发明所述的光源横向调节机构的调节为沿石英水样室的正六边形一面水平方向调节。
本发明所述的光源入射角调节机构的调节为沿石英水样室的正六边形一面水平方向调节。
本发明的有益效果是：1、一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法，通过采用中空套管结构，投入水中自动进样，水样自动从石英水样室进水口装置进入石英水样室，无需取样，低功耗、便携、可现场实时检测。
2、进水口滤网能防止水中较大杂质进入石英水样室，避免水中杂质对检测结果产生影响；进水口限流板可以避免水体流速过快对检测结果产生影响，且进水口限流板通过进水口装置定位环固定，可拆卸清洗。
3、石英水样室上部侧面导气管与环境连通，避免石英水样室中留有空气，影响测量。
4、光电元器件：光源、探测器、光源横向调节支座、光源横向调节机构、光源入射角调节机构及导线均放置在石英水样室与不锈钢外壳夹层位置，可以起到水电隔离，起到保护光电元器件的效果。
5、光源选择蓝紫光激光二极管，激光二极管相比LED相干性好，体积小，功耗低，激发效率高，有利于仪器小型化集成化。光源横向调节机构和光源入射角调节机构可调节光源位置和入射角，且石英水样室采用石英材料，石英材料对可见光无吸收，透光性好。
6、探测器选取光电倍增管，探测叶绿素685nm波长荧光强度。685nm波长荧光强度与叶绿素浓度成正比。且光电倍增管固定于石英水样室正上方固定隔板上，该固定位置可以探测整个激发光路荧光信号。
7、采用自校准方式，先采集激发光源关闭状态下测量水体背景荧光信号，再采集激发光源开启状态下水体荧光信号，通过运算自动扣除背景荧光干扰，实现水体叶绿素浓度高灵敏度原位检测。
8、通过调节激发光入射角度，结合六边形石英水样室结构，利用全反射原理增加激发光光程，根据计算全反射角是48°，即当入射角大于48°时，激发光在石英(光密介质)和夹层空气(光疏介质)界面发射全反射。全反射光路设计增加激发光光程，在相同浓度下提高荧光光子数目，从而增加检测荧光信号强度，提高检测灵敏度，实现复杂水体环境高灵敏度原位检测。
9、在探测器光电倍增管的感光窗口前设有滤光片，所述的滤光片为中心波长为680nm、半峰宽为10nm的带通滤光片。可以将环境中杂散光滤掉，只保留激发叶绿素产生的685nm特征荧光，减小杂散光对检查结果的干扰。
10、滤光片与石英水样室之间装有聚焦透镜，通过透镜固定装置安装于固定隔板上。光电倍增管感光窗口面积有限，聚焦透镜可以将整个激发光路的荧光汇聚到光电倍增管感光窗口。进一步增加检测荧光信号强度，提高检测灵敏度。
本发明用于一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法。
附图说明
图1为本发明一种水体叶绿素浓度原位检测装置的结构示意图；
图2为水样室进水口装置的结构示意图；
图3为石英水样室全反射光路Zmax仿真结果图；
图4为不同光程测量下浓度为0.05μmol/L的叶绿素a荧光光子数关系图；
图5为不同光程测量下的叶绿素a浓度与荧光光子数关系图，1为光程8.75cm，2为光程17.5cm，3为光程35cm，4为光程70cm，5为光程140cm。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：下面结合图1及2具体说明本实施方式。本实施方式的一种水体叶绿素浓度原位检测装置包括导线管1、不锈钢外壳2、探测器3、石英水样室4、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6、光源入射角调节机构7、光源8、进水口滤网9、导气管10、水样室进水口装置13、进水口装置定位环14、进水口限流板15、固定隔板16、滤光片18、聚焦透镜19及透镜固定装置20；所述的石英水样室4的水平截面为正六边形结构；
石英水样室4外部设有不锈钢外壳2，石英水样室4外壁与不锈钢外壳2密封形成腔体17，在石英水样室4及不锈钢外壳2底部设有水样室进水口装置13，水样室进水口装置13中心位置设有进水口限流板15并通过进水口装置定位环14固定，且进水口限流板15上均匀设有四个进水口滤网9；
腔体17内设有探测器3、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6、光源入射角调节机构7、光源8、导气管10、固定隔板16、滤光片18、聚焦透镜19及透镜固定装置20，探测器3设置于石英水样室4正上方，并通过固定隔板16固定；所述的探测器3选用的为光电倍增管，在探测器3光电倍增管的感光窗口前设有滤光片18，滤光片18与石英水样室4之间设有聚焦透镜19，且聚焦透镜19通过透镜固定装置20固定于固定隔板16上，石英水样室4上部侧面设有导气管10，且导气管10与石英水样室4相连通，导气管10向上穿出不锈钢外壳2，光源8、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6及光源方向调节机构7设置在石英水样室4侧面位置，且与石英水样室4的正六边形一面相平行，光源8设置在光源入射角调节机构7内部，且光源8射出的光指向石英水样室4，光源入射角调节机构7设置于光源横向调节机构6上，光源横向调节机构6下部采用光源横向调节支座5与不锈钢外壳2底部相连接；
不锈钢外壳2外部设有导线管1，探测器3、光源8、光源横向调节机构6及光源入射角调节机构7分别通过导线与主机相连接，且导线穿出不锈钢外壳2后设置在导线管1内；所述的光源8为蓝紫光激光二极管。
本实施方式所述的光源横向调节机构6的调节为沿石英水样室4的正六边形一面水平方向调节。
本实施方式所述的光源入射角调节机构7的调节为沿石英水样室4的正六边形一面水平方向调节。
本具体实施方式的有益效果：1、一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法，通过采用中空套管结构，投入水中自动进样，水样自动从石英水样室4进水口装置13进入石英水样室4，无需取样，低功耗、便携、可现场实时检测。
2、进水口滤网9能防止水中较大杂质进入石英水样室4，避免水中杂质对检测结果产生影响；进水口限流板15可以避免水体流速过快对检测结果产生影响，且进水口限流板15通过进水口装置定位环14固定，可拆卸清洗。
3、石英水样室4上部侧面导气管10与环境连通，避免石英水样室4中留有空气，影响测量。
4、光电元器件：光源8、探测器3、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6、光源入射角调节机构7及导线均放置在石英水样室4与不锈钢外壳2夹层位置，可以起到水电隔离，起到保护光电元器件的效果。
5、光源8选择蓝紫光激光二极管，激光二极管相比LED相干性好，体积小，功耗低，激发效率高，有利于仪器小型化集成化。光源横向调节机构6和光源入射角调节机构7可调节光源位置和入射角，且石英水样室4采用石英材料，石英材料对可见光无吸收，透光性好。
6、探测器3选取光电倍增管，探测叶绿素685nm波长荧光强度。685nm波长荧光强度与叶绿素浓度成正比。且光电倍增管固定于石英水样室4正上方固定隔板16上，该固定位置可以探测整个激发光路荧光信号。
7、采用自校准方式，先采集激发光源关闭状态下测量水体背景荧光信号，再采集激发光源开启状态下水体荧光信号，通过运算自动扣除背景荧光干扰，实现水体叶绿素浓度高灵敏度原位检测。
8、通过调节激发光入射角度，结合六边形石英水样室4结构，利用全反射原理增加激发光光程，根据计算全反射角是48°，即当入射角大于48°时，激发光在石英(光密介质)和夹层空气(光疏介质)界面发射全反射。全反射光路设计增加激发光光程，在相同浓度下提高荧光光子数目，从而增加检测荧光信号强度，提高检测灵敏度，实现复杂水体环境高灵敏度原位检测。
9、在探测器3光电倍增管的感光窗口前设有滤光片18，所述的滤光片18为中心波长为680nm、半峰宽为10nm的带通滤光片。可以将环境中杂散光滤掉，只保留激发叶绿素产生的685nm特征荧光，减小杂散光对检查结果的干扰。
10、滤光片18与石英水样室4之间装有聚焦透镜19，通过透镜固定装置20安装于固定隔板16上。光电倍增管感光窗口面积有限，聚焦透镜19可以将整个激发光路的荧光汇聚到光电倍增管感光窗口。进一步增加检测荧光信号强度，提高检测灵敏度。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的滤光片18为中心波长为680nm、半峰宽为10nm的带通滤光片。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的石英水样室4外壁与不锈钢外壳2密封形成腔体17时采用504胶连接密封。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的导气管10与石英水样室4采用504胶连接密封。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的进水口滤网9为不锈钢材料的进水口滤网。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的导气管10为不锈钢材料的导气管。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述的进水口限流板15为不锈钢材料的进水口限流板。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式一种水体叶绿素浓度原位检测装置的检测方法是按以下步骤进行的：
将水体叶绿素浓度原位检测装置置于待测水中，首先开启探测器3的光电倍增管电源，探测待测水体环境背景荧光信号，再开启光源8，调节光源横向调节机构6及光源入射角调节机构7改变光源8位置，直至光源射入石英水样室4的入射角大于48°，激发水样中叶绿素产生685nm荧光，用光电倍增管检测荧光强度，然后通过主机运算减掉背景荧光信号得到叶绿素被激发产生的685nm荧光强度，荧光强度与叶绿素浓度与成正比，即可实现复杂水体环境中叶绿素浓度原位检测。
本具体实施方式的有益效果：1、一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法，通过采用中空套管结构，投入水中自动进样，水样自动从石英水样室4进水口装置13进入石英水样室4，无需取样，低功耗、便携、可现场实时检测。
2、进水口滤网9能防止水中较大杂质进入石英水样室4，避免水中杂质对检测结果产生影响；进水口限流板15可以避免水体流速过快对检测结果产生影响，且进水口限流板15通过进水口装置定位环14固定，可拆卸清洗。
3、石英水样室4上部侧面导气管10与环境连通，避免石英水样室4中留有空气，影响测量。
4、光电元器件：光源8、探测器3、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6、光源入射角调节机构7及导线均放置在石英水样室4与不锈钢外壳2夹层位置，可以起到水电隔离，起到保护光电元器件的效果。
5、光源8选择蓝紫光激光二极管，激光二极管相比LED相干性好，体积小，功耗低，激发效率高，有利于仪器小型化集成化。光源横向调节机构6和光源入射角调节机构7可调节光源位置和入射角，且石英水样室4采用石英材料，石英材料对可见光无吸收，透光性好。
6、探测器3选取光电倍增管，探测叶绿素685nm波长荧光强度。685nm波长荧光强度与叶绿素浓度成正比。且光电倍增管固定于石英水样室4正上方固定隔板16上，该固定位置可以探测整个激发光路荧光信号。
7、采用自校准方式，先采集激发光源关闭状态下测量水体背景荧光信号，再采集激发光源开启状态下水体荧光信号，通过运算自动扣除背景荧光干扰，实现水体叶绿素浓度高灵敏度原位检测。
8、通过调节激发光入射角度，结合六边形石英水样室4结构，利用全反射原理增加激发光光程，根据计算全反射角是48°，即当入射角大于48°时，激发光在石英(光密介质)和夹层空气(光疏介质)界面发射全反射。全反射光路设计增加激发光光程，在相同浓度下提高荧光光子数目，从而增加检测荧光信号强度，提高检测灵敏度，实现复杂水体环境高灵敏度原位检测。
9、在探测器3光电倍增管的感光窗口前设有滤光片18，所述的滤光片18为中心波长为680nm、半峰宽为10nm的带通滤光片。可以将环境中杂散光滤掉，只保留激发叶绿素产生的685nm特征荧光，减小杂散光对检查结果的干扰。
10、滤光片18与石英水样室4之间装有聚焦透镜19，通过透镜固定装置20安装于固定隔板16上。光电倍增管感光窗口面积有限，聚焦透镜19可以将整个激发光路的荧光汇聚到光电倍增管感光窗口。进一步增加检测荧光信号强度，提高检测灵敏度。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：减掉背景荧光信号的运算采用信号处理算法实现。其它与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九之一不同的是：当叶绿素a浓度为0μmol/L～0.05μmol/L时，调节光源横向调节机构6及光源入射角调节机构7改变光源8位置，控制光程为8.75cm～17.5cm。其它与具体实施方式八或九相同。
采用以下实施例验证本发明的效果：
实施例一：
结合图1及图2，一种水体叶绿素浓度原位检测装置包括导线管1、不锈钢外壳2、探测器3、石英水样室4、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6、光源入射角调节机构7、光源8、进水口滤网9、导气管10、水样室进水口装置13、进水口装置定位环14、进水口限流板15、固定隔板16、滤光片18、聚焦透镜19及透镜固定装置20；所述的石英水样室4的水平截面为正六边形结构；
石英水样室4外部设有不锈钢外壳2，石英水样室4外壁与不锈钢外壳2密封形成腔体17，在石英水样室4及不锈钢外壳2底部设有水样室进水口装置13，水样室进水口装置13中心位置设有进水口限流板15并通过进水口装置定位环14固定，且进水口限流板15上均匀设有四个进水口滤网9；
腔体17内设有探测器3、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6、光源入射角调节机构7、光源8、导气管10、固定隔板16、滤光片18、聚焦透镜19及透镜固定装置20，探测器3设置于石英水样室4正上方，并通过固定隔板16固定；所述的探测器3选用的为光电倍增管，在探测器3光电倍增管的感光窗口前设有滤光片18，滤光片18与石英水样室4之间设有聚焦透镜19，且聚焦透镜19通过透镜固定装置20固定于固定隔板16上，石英水样室4上部侧面设有导气管10，且导气管10与石英水样室4相连通，导气管10向上穿出不锈钢外壳2，光源8、光源横向调节支座5、光源横向调节机构6及光源方向调节机构7设置在石英水样室4侧面位置，且与石英水样室4的正六边形一面相平行，光源8设置在光源入射角调节机构7内部，且光源8射出的光指向石英水样室4，光源入射角调节机构7设置于光源横向调节机构6上，光源横向调节机构6下部采用光源横向调节支座5与不锈钢外壳2底部相连接；
不锈钢外壳2外部设有导线管1，探测器3、光源8、光源横向调节机构6及光源入射角调节机构7分别通过导线与主机相连接，且导线穿出不锈钢外壳2后设置在导线管1内；所述的光源8为蓝紫光激光二极管；
所述的滤光片18为中心波长为680nm、半峰宽为10nm的带通滤光片；
所述的石英水样室4外壁与不锈钢外壳2密封形成腔体17时采用504胶连接密封；
所述的导气管10与石英水样室4采用504胶连接密封；
所述的进水口滤网9、导气管10及进水口限流板15的材质均为不锈钢材料。
本实施例所述的光源横向调节机构6的调节为沿石英水样室4的正六边形一面水平方向调节。
本实施例所述的光源入射角调节机构7的调节为沿石英水样室4的正六边形一面水平方向调节。
利用上述一种水体叶绿素浓度原位检测装置的检测方法是按以下步骤进行的：将水体叶绿素浓度原位检测装置置于待测水中，首先开启探测器3的光电倍增管电源，探测待测水体环境背景荧光信号，再开启光源8，调节光源横向调节机构6及光源入射角调节机构7改变光源8位置，直至光源射入石英水样室4的入射角大于48°，激发水样中叶绿素产生685nm荧光，用光电倍增管检测荧光强度，然后通过主机运算减掉背景荧光信号得到叶绿素被激发产生的685nm荧光强度，荧光强度与叶绿素浓度与成正比，即可实现复杂水体环境中叶绿素浓度原位检测；
减掉背景荧光信号的运算采用信号处理算法实现。
图3为石英水样室全反射光路Zmax仿真结果图；根据计算全反射角是48°，即当入射角大于48°时，激发光在石英(光密介质)和夹层空气(光疏介质)界面发射全反射。仿真结果说明水样室采用正六边形结构，可实现激发光多次反射，增加激发光光程。
根据比尔定律：I吸收≈I0(1-10-kcL)，其中k为摩尔消光系数，c为样品浓度，L为光程。荧光光强：I荧光＝I吸收×荧光效率，所以采用荧光测量叶绿素a浓度的方法，关键是提高I吸收。保持叶绿素a浓度恒定，计算对不同光程长度下产生的荧光光强。
图4为不同光程测量下浓度为0.05μmol/L的叶绿素a荧光光子数关系图；从图中可以看出随着光程的增加，荧光光子数逐渐增加，检测灵敏度提高；当光程达到110cm的时候，荧光光子数基本达到饱和，为了利用线性区间的荧光光强与浓度的关系，应该保证光程在荧光没有达到饱和的情况下，因此针对不同的浓度要合理的选择光程。
图5为不同光程测量下的叶绿素a浓度与荧光光子数关系图，1为光程8.75cm，2为光程17.5cm，3为光程35cm，4为光程70cm，5为光程140cm。从图中可以看出，当光程为8.75cm和17.5cm情况下，在0μmol/L～0.05μmol/L的区间内其荧光光子数与浓度基本呈线性关系，当光程进一步增加后，由于荧光光子数的饱和效应，导致非线性关系出现，这对叶绿素a的浓度和光强关系的定标非常不利，因此需要选择合理的光程保证工作区间位于叶绿素a和荧光光强的线性区间。由此可知，在叶绿素a浓度为0μmol/L～0.05μmol/L的区间内，在光程为8.75cm～17.5cm范围内可以作为工作区间，同时保证信号强度和线性关系。
Claims (8)
1.一种水体叶绿素浓度原位检测装置，其特征在于：一种水体叶绿素浓度原位检测装置包括导线管(1)、不锈钢外壳(2)、探测器(3)、石英水样室(4)、光源横向调节支座(5)、光源横向调节机构(6)、光源入射角调节机构(7)、光源(8)、进水口滤网(9)、导气管(10)、水样室进水口装置(13)、进水口装置定位环(14)、进水口限流板(15)、固定隔板(16)、滤光片(18)、聚焦透镜(19)及透镜固定装置(20)；所述的石英水样室(4)的水平截面为正六边形结构；
石英水样室(4)外部设有不锈钢外壳(2)，石英水样室(4)外壁与不锈钢外壳(2)密封形成腔体(17)，在石英水样室(4)及不锈钢外壳(2)底部设有水样室进水口装置(13)，水样室进水口装置(13)中心位置设有进水口限流板(15)并通过进水口装置定位环(14)固定，且进水口限流板(15)上均匀设有四个进水口滤网(9)；
腔体(17)内设有探测器(3)、光源横向调节支座(5)、光源横向调节机构(6)、光源入射角调节机构(7)、光源(8)、导气管(10)、固定隔板(16)、滤光片(18)、聚焦透镜(19)及透镜固定装置(20)，探测器(3)设置于石英水样室(4)正上方，并通过固定隔板(16)固定；所述的探测器(3)选用的为光电倍增管，在探测器(3)光电倍增管的感光窗口前设有滤光片(18)，滤光片(18)与石英水样室(4)之间设有聚焦透镜(19)，且聚焦透镜(19)通过透镜固定装置(20)固定于固定隔板(16)上，石英水样室(4)上部侧面设有导气管(10)，且导气管(10)与石英水样室(4)相连通，导气管(10)向上穿出不锈钢外壳(2)，光源(8)、光源横向调节支座(5)、光源横向调节机构(6)及光源方向调节机构(7)设置在石英水样室(4)侧面位置，且与石英水样室(4)的正六边形一面相平行，光源(8)设置在光源入射角调节机构(7)内部，且光源(8)射出的光指向石英水样室(4)，光源入射角调节机构(7)设置于光源横向调节机构(6)上，光源横向调节机构(6)下部采用光源横向调节支座(5)与不锈钢外壳(2)底部相连接；
不锈钢外壳(2)外部设有导线管(1)，探测器(3)、光源(8)、光源横向调节机构(6)及光源入射角调节机构(7)分别通过导线与主机相连接，且导线穿出不锈钢外壳(2)后设置在导线管(1)内；所述的光源(8)为蓝紫光激光二极管；
所述的石英水样室(4)外壁与不锈钢外壳(2)密封形成腔体(17)时采用504胶连接密封；
所述的导气管(10)与石英水样室(4)采用504胶连接密封。
2.根据权利要求1所述的一种水体叶绿素浓度原位检测装置，其特征在于所述的滤光片(18)为中心波长为680nm、半峰宽为10nm的带通滤光片。
3.根据权利要求1所述的一种水体叶绿素浓度原位检测装置，其特征在于所述的进水口滤网(9)为不锈钢材料的进水口滤网。
4.根据权利要求1所述的一种水体叶绿素浓度原位检测装置，其特征在于所述的导气管(10)为不锈钢材料的导气管。
5.根据权利要求1所述的一种水体叶绿素浓度原位检测装置，其特征在于所述的进水口限流板(15)为不锈钢材料的进水口限流板。
6.如权利要求1所述的一种水体叶绿素浓度原位检测装置的检测方法，其特征在于：一种水体叶绿素浓度原位检测装置的检测方法是按以下步骤进行的：
将水体叶绿素浓度原位检测装置置于待测水中，首先开启探测器(3)的光电倍增管电源，探测待测水体环境背景荧光信号，再开启光源(8)，调节光源横向调节机构(6)及光源入射角调节机构(7)改变光源(8)位置，直至光源射入石英水样室(4)的入射角大于48°，激发水样中叶绿素产生685nm荧光，用光电倍增管检测荧光强度，然后通过主机运算减掉背景荧光信号得到叶绿素被激发产生的685nm荧光强度，荧光强度与叶绿素浓度与成正比，即可实现复杂水体环境中叶绿素浓度原位检测。
7.根据权利要求6所述的一种水体叶绿素浓度原位检测装置的检测方法，其特征在于减掉背景荧光信号的运算采用信号处理算法实现。
8.根据权利要求6所述的一种水体叶绿素浓度原位检测装置的检测方法，其特征在于当叶绿素a浓度为0μmol/L～0.05μmol/L时，调节光源横向调节机构(6)及光源入射角调节机构(7)改变光源(8)位置，控制光程为8.75cm～17.5cm。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006266905A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | クロロフィル分析装置及びクロロフィルの分析方法 |
| CN104568887A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 山东师范大学 | 一种植物微域叶绿素荧光法测定重金属对植物胁迫的方法 |
| TW201604529A (zh) * | 2014-07-24 | 2016-02-01 | yi-zhi Qiu | 攜帶型葉綠素螢光影像檢測裝置 |
| CN105572091A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-05-11 | 浙江大学 | 一种叶绿素荧光探测装置以及探测方法 |
| CN205941332U (zh) * | 2016-08-23 | 2017-02-08 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 一种水体叶绿素浓度原位检测装置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006266905A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | クロロフィル分析装置及びクロロフィルの分析方法 |
| TW201604529A (zh) * | 2014-07-24 | 2016-02-01 | yi-zhi Qiu | 攜帶型葉綠素螢光影像檢測裝置 |
| CN104568887A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 山东师范大学 | 一种植物微域叶绿素荧光法测定重金属对植物胁迫的方法 |
| CN105572091A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-05-11 | 浙江大学 | 一种叶绿素荧光探测装置以及探测方法 |
| CN205941332U (zh) * | 2016-08-23 | 2017-02-08 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 一种水体叶绿素浓度原位检测装置 |
Non-Patent Citations (1)
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