CN211627354U - 用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微藻大规模培育领域，尤其为用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，包括光源、光纤、测试台、比色皿、积分球、光纤光谱仪，所述测试台上表面设置有安装架，所述测试台上表面中部设置有U型卡槽，所述比色皿放置在所述测试台中部，由所述U型卡槽固定；所述积分球，上设置有入射口和探测口，位于所述测试台的右侧，一端通过所述光纤与所述积分球连接，另一端通过数据传输mini‑USB接口与数据处理装置连接。本实用新型整体装置结构简单，方便组装与拆卸，使得对测量工作更加方便快捷，具有一定的推广价值。

Description

用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置

技术领域

本实用新型涉及微藻培育技术领域，是用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置。

背景技术

微藻在陆地、海洋的分布十分广泛，具有非常高的营养价值而且光合利用度极高，微藻细胞代谢所产生的多糖、蛋白质、色素等物质，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。

虽然藻类有很多的优点，具有可观的开发前景，但是就目前的情况来看，在微藻的培养过程中，发现微藻的培养成本偏高、培育技术不是很成熟、微藻产量偏低等一系列问题。如何降低微藻的培育成本，同时提高微藻的产量是目前需要面对的关键性问题。

通过查阅相关文献，发现对微藻的生长具有影响的因素主要所有：光照、温度、PH值等。在微藻培养过程中，微藻悬浮液对光的吸收系数、衰减系数、散射系数和散射相函数能够反映出微藻的生长状态变化，是研究微藻生长过程及设计微藻光生物反应器的重要参数。

在给定波长、溶剂和温度等条件下，吸光物质在单位浓度，单位液层厚度时的吸收度称为吸收系数。在用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置中，吸光物质为待测的微藻悬浮液。微藻是一种具有强前向散射特性的介质，可以通过测量半球透过率来获得微藻的光吸收系数。通过保持比色皿中的培养液浓度不变，改变光源发射光线的波段，通过分析光纤光谱仪对积分球所收集到的经过比色皿透射后的光所呈现的光谱，从而得到最有利于微藻培育的光照强度和光线波长。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型实施例提供了用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，能够准确对微藻悬浮液光吸收系数进行测量，提高透射光的收集率，测量操作简单，找到适合微藻大规模培育的光波长和光照强度，从而提高微藻的产量，以及降低微藻的培养成本。

为达到上述目标，本实用新型采用的技术方案是：用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，所述装置包括光源、测试台、积分球、入射光纤、传导光纤、光纤光谱仪、比色皿，所述光源用于发射固定波长的光；所述测试台的上表面设置有安装架并在一侧安装积分球；所述积分球的外部为方形结构，其内部为具有圆球形反射面的空腔，积分球上设置入射口和探测口；所述入射光纤用于传输固定波长的光且一端与光源相连接、另一端设置照射头；所述照射头固定于安装架上且照射头的中心轴线与所述积分球的入射口的中心轴线相重合；所述传导光纤的一端与所述积分球的探测口设置的感光器相连接，另一端与光纤光谱仪相连接；所述光纤光谱仪通过传导光纤接收感光器收集的光信号，将光信号转变为数据信号后，通过数据传输接口与数据处理装置连接；所述比色皿用于盛放待测试的微藻悬浮液，测试时放置在测试台上，比色皿的一个侧面与积分球的入射口相贴合，另一个侧面与照射头相贴合。

进一步的，所述安装架呈十字架型，包括固定在测试台上表面的竖向导杆以及通过卡扣与竖向导杆相连接的横向撑杆，所述照射头通过夹紧装置固定于横向撑杆上。

进一步的，所述积分球上入射口的中轴线与探测口的中轴线位于同一平面且互相垂直；所述入射口为圆形口，用于收集经过所述比色皿透射后的光；所述探测口为圆形口，探测口内安装的感光器用于收集经积分球会聚后的光。

进一步的，所述照射头为圆柱形结构，所述照射头与所述比色皿相贴合的端部设置圆环形软质垫片，所述软质垫片的材质为橡胶。

进一步的，所述测试台的上表面设置用于固定比色皿的U型卡槽且槽内设置软质衬里；所述比色皿的材质为石英玻璃。

进一步的，所述光纤光谱仪上的数据传输接口为mini-USB接口；所述数据处理装置为计算机。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：本方案中用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置可以通过保持比色皿中的培养液浓度不变，改变光源发射光线的波段，通过分析光纤光谱仪对积分球所收集到的经过比色皿透射后的光所呈现的光谱，从而得到最有利于微藻培育的光照强度和光线的波段。采用上述技术方案所产生的有益效果具体体现在以下几个方面。

光源用于发射固定波长的光。在通电状态下，光源发射指定波长的光线，指定波长的光线通过入射光纤传输至照射头。照射头固定于安装架上，照射头为圆柱形结构，圆柱形结构的照射头可以很好的将光线聚集在一起，照射头与比色皿相贴合的端部设置圆环形软质垫片，软质垫片的材质为橡胶。

测试台上表面设置有安装架，安装架呈十字架型，包括固定在测试台上表面的竖向导杆以及通过卡扣与竖向导杆相连接的横向撑杆，照射头通过夹紧装置固定于横向撑杆上。测试台上表面还设置有用于固定比色皿的U型卡槽，U型卡槽内设置软质衬里。

积分球安装在测试台的一侧，外部为方形结构，内部为具有圆球形反射面的空腔，积分球上设置入射口和探测口。入射口为圆形口，用于收集经过所述比色皿透射后的光，探测口也为圆形口，探测口内安装的感光器用于收集经积分球会聚后的光，积分球的入射口的中轴线与探测口的中轴线位于同一平面且互相垂直。且照射头的中心轴线与积分球的入射口的中心轴线相重合。

入射光纤，用于固定波长的光的传输，一端与光源相连接，另一端设置照射头，传导光纤，一端与积分球的探测口设置的感光器相连接，另一端与光纤光谱仪相连接。入射光纤与传导光纤均用于传输指定波长的光线。

光纤光谱仪，通过传导光纤接收感光器收集的光信号，将光信号转变为数据信号后，通过数据传输接口与数据处理装置连接，光纤光谱仪上的数据传输接口为mini-USB接口，计算机在接收到光纤光谱仪的数据信号后对数据进行处理。

比色皿，用于盛放待测试的微藻悬浮液，测试时放置在测试台的上，比色皿的一个侧面与积分球的入射口相贴合，另一个侧面与照射头相贴合。比色皿的材质为石英玻璃，比色皿由在可见光波段具有很高透过率的石英玻璃制成，固定在设置于测试台上表面的U型卡槽内，U型卡槽内设置的软质衬里可以减轻对比色皿的挤压造成的损害。

以上描述只是对技术方案的说明，而不是对技术方案的限定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置装配结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的测量装置右侧结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的测试台与积分球局部结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的积分球剖面结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的光线在积分球内部走向结构示意图。

附图标记说明：

100-光源；200-入射光纤，210-照射头；300-测试台，310-竖向导杆，320-卡扣，330-横向撑杆；340-夹紧装置；350-U型卡槽；400-比色皿；500-积分球，510-入射口，520-探测口；530-感光器；600-传导光纤；700-光纤光谱仪；800-数据处理装置。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。以下描述只是对技术方案的说明，而不是对技术方案的限定。

本实用新型实施例提供了一种用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，结合图1所示，用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置包括光源100、测试台300、积分球500、入射光纤200、传导光纤600、光纤光谱仪700和比色皿400。入射光纤200连接光源100。传导光纤600连接积分球500与光纤光谱仪700。

结合图1和图2所示，光源100用于发射固定波长的光。在通电状态下，光源100发射指定波长的光线，指定波长的光线通过入射光纤200传输至照射头210。照射头210固定于安装架上。测试台300上表面设置有用于固定比色皿400的U型卡槽350，U型卡槽350内设置软质衬里。

积分球500安装在测试台300的一侧，外部为方形结构，内部为具有圆球形反射面的空腔，积分球500上设置入射口510和探测口520。入射口510为圆形口，用于收集经过所述比色皿400透射后的光，探测口250也为圆形口，探测口520内安装的感光器530用于收集经积分球500会聚后的光，积分球500的入射口510的中轴线与探测口520的中轴线位于同一平面且互相垂直。且照射头210的中心轴线与积分球500的入射口510的中心轴线相重合。

入射光纤200，用于固定波长的光的传输，一端与光源100相连接，另一端设置照射头210；传导光纤600，一端与积分球500的探测口520设置的感光器530相连接，另一端与光纤光谱仪700相连接。入射光纤200与传导光纤600均用于传输指定波长的光线。

光纤光谱仪700，通过传导光纤600接收感光器530收集的光信号，将光信号转变为数据信号后，通过数据传输接口与数据处理装置800连接，光纤光谱仪700上的数据传输接口为mini-USB接口，计算机在接收到光纤光谱仪700的数据信号后对数据进行处理。

比色皿400，用于盛放待测试的微藻悬浮液，固定在设置于测试台300上表面的U型卡槽350内，比色皿400的右侧面与积分球500的入射口510相贴合，另一个侧面与照射头210相贴合，U型卡槽350内设置的软质衬里可以减轻对比色皿400的挤压造成的损害。比色皿400由在可见光波段具有很高透过率的石英玻璃制成。

在启动电源后，光源100发射指定波长的光线，光线经入射光纤200传输至照射头210，照射头210将光线照射到比色皿400左侧面，光线经过比色皿400的微藻悬浮液的透射作用后，经过积分球500的入射口510进入积分球500圆球形反射面的空腔，然后经过空腔的折射后汇集于探测口520内的感光器530处，然后传导光纤600将收集到的光信号传输至光纤光谱仪700，光纤光谱仪700将收集到的光信号转换成数据信号后，通过mini-USB数据线将数据信号传输至数据处理装置800计算机，计算机将数据处理。至此，实验过程全部完成。

作为一种实施例，结合图1和图3所示，测试台300上表面设置有安装架，安装架呈十字架型，包括固定在测试台300上表面的竖向导杆310以及通过卡扣320与竖向导杆310相连接的横向撑杆330，照射头210通过夹紧装置340固定于横向撑杆330上。

本实施例中，卡扣320可以在竖向导杆310上根据需求上下移动，横向撑杆330距测试台300的高度也随之改变。夹紧装置340可以在横向撑杆330上根据实验需要左右移动。

作为一种实施例，结合图2和图3所示，照射头210为圆柱形结构，圆柱形结构的照射头210可以很好的将光线聚集在一起，照射头210与比色皿400相贴合的端部设置圆环形软质垫片

本实施例中，软质垫片的材质为橡胶，橡胶材质的软质垫片可以有效减小碰撞所产生的冲击力。

作为一种实施例，结合图4所示，积分球500外部为方形结构，内部为具有圆球形反射面的空腔，在积分球500上分别设置有入射口510和探测口520，入射口510为圆形口，用于收集经过比色皿400透射后的光；探测口520为圆形口，探测口520内安装的感光器530用于收集经积分球500折射会聚后的光。

在本实施例中，结合图5所示，光源100产生指定波长的光线，光线依次通过入射光纤200、照射头210、比色皿400、积分球500、传导光纤600和光纤光谱仪700；光线在经过比色皿400后通过入射口510进入积分球500的球腔的折射后，最后聚集在探测口520处。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，其特征在于：所述装置包括光源、测试台、积分球、入射光纤、传导光纤、光纤光谱仪、比色皿，所述光源用于发射固定波长的光；所述测试台的上表面设置有安装架并在一侧安装积分球；所述积分球的外部为方形结构，其内部为具有圆球形反射面的空腔，积分球上设置入射口和探测口；所述入射光纤用于传输固定波长的光且一端与光源相连接、另一端设置照射头；所述照射头固定于安装架上且照射头的中心轴线与所述积分球的入射口的中心轴线相重合；所述传导光纤的一端与所述积分球的探测口设置的感光器相连接，另一端与光纤光谱仪相连接；所述光纤光谱仪通过传导光纤接收感光器收集的光信号，将光信号转变为数据信号后，通过数据传输接口与数据处理装置连接；所述比色皿用于盛放待测试的微藻悬浮液，测试时放置在测试台上，比色皿的一个侧面与积分球的入射口相贴合，另一个侧面与照射头相贴合。

2.根据权利要求1所述的用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，其特征在于：所述安装架呈十字架型，包括固定在测试台上表面的竖向导杆以及通过卡扣与竖向导杆相连接的横向撑杆，所述照射头通过夹紧装置固定于横向撑杆上。

3.根据权利要求1所述的用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，其特征在于：所述积分球上入射口的中轴线与探测口的中轴线位于同一平面且互相垂直；所述入射口为圆形口，用于收集经过所述比色皿透射后的光；所述探测口为圆形口，探测口内安装的感光器用于收集经积分球会聚后的光。

4.根据权利要求1所述的用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，其特征在于：所述照射头为圆柱形结构，所述照射头与所述比色皿相贴合的端部设置圆环形软质垫片，所述软质垫片的材质为橡胶。

5.根据权利要求1～4任一项所述的用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，其特征在于：所述测试台的上表面设置用于固定比色皿的U型卡槽且槽内设置软质衬里；所述比色皿的材质为石英玻璃。

6.根据权利要求5所述的用于测量微藻悬浮液光吸收系数的装置，其特征在于：所述光纤光谱仪上的数据传输接口为mini-USB接口；所述数据处理装置为计算机。

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