一种浮游植物检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种浮游植物检测方法及装置，方法包括：多种不同波长的激发光依次地入射至水样，对应每一种波长的激发光，测量激发光透过水样后的光强度以及测量水样在激发光照射下产生光的光强度，分别获得水样的吸收光谱数据以及发射光谱数据；进一步根据吸收光谱数据、发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得水样中浮游植物信息，浮游植物的特征曲线描述了浮游植物对不同波长光的吸收性能以及浮游植物在不同波长光照射下产生光的性能。本发明专利技术基于水样中浮游植物对不同波长光的吸收性能以及浮游植物在不同波长光照射下产生光的性能，实现对水样中浮游植物的检测，可实时在线对水样中浮游植物进行检测，检测快速。测快速。测快速。

【技术实现步骤摘要】
一种浮游植物检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及环境工程领域，特别是涉及一种浮游植物检测方法及装置。

技术介绍

[0002]由于经济的高速发展和环境保护措施的相对滞后，我国水体富营养化状况极为严重，由此造成的浮游植物污染也十分严重。
[0003]由于湖泊水体的流动性相对较差，淡水富营养化以湖泊最为突出。我国是个多湖泊的国家，现有湖泊2700余个，总面积达到9.1万km2，长江中下游是我国淡水湖泊集中的地区，面积在1km2以上的湖泊共有651个，其中面积大于100km2的有18个，约占全国淡水湖泊总数的2/3。调查表明，几乎所有的城郊湖泊都已严重富营养化，其它的湖泊营养状况也均达中营养、富营养水平，处于快速的富营养化发展中。海洋富营养化主要存在沿岸海域和海湾水域。2001年国家海洋局组织沿海省、自治区、直辖市全面实施了一次全国性的海洋环境调查，结果表明许多海域已经呈现富营养化状态，主要分布于长江口至杭州湾、珠江口、辽河口、鸭绿江口等近岸海域。
[0004]水体富营养化导致浮游植物过度增殖，形成“水华”和“赤潮”，严重危害人类健康和经济可持续性发展。进行浮游植物的实时在线分类及浓度检测是“水华”和“赤潮”预警的基础。然而，传统的实验室分析式的浮游植物浓度测量方法测量周期长、步骤繁琐，使得测量频率低、成本昂贵，远远不能满足要求。因此，提出一种检测快速、可实时在线检测的方案成为当前的迫切需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种浮游植物检测方法及装置，可实时在线对水样中浮游植物进行检测，检测快速。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种浮游植物检测方法，包括：
[0008]多种不同波长的激发光依次地入射至水样，对应每一种波长的所述激发光，测量所述激发光透过所述水样后的光强度以及测量所述水样在所述激发光照射下产生光的光强度，分别获得所述水样的吸收光谱数据以及发射光谱数据，所述吸收光谱数据为不同波长的所述激发光透过所述水样后的光强度形成的数据组，所述发射光谱数据为所述水样在不同波长的所述激发光照射下产生光的光强度形成的数据组；
[0009]根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得所述水样中浮游植物信息，浮游植物的特征曲线描述了浮游植物对不同波长光的吸收性能以及浮游植物在不同波长光照射下产生光的性能。
[0010]优选地，多种不同波长的激发光包括波长在360nm至650nm范围内的至少十种不同波长的所述激发光。
[0011]优选地，根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲
线，分析获得所述水样中浮游植物信息包括：
[0012]使用非负最小二乘法，对所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线进行处理和分析，获得所述水样中浮游植物的种类。
[0013]优选地，根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得所述水样中浮游植物信息包括：
[0014]若根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得所述水样包含第一种浮游植物，则根据所述第一种浮游植物的特征曲线，根据以下公式计算获得所述水样中所述第一种浮游植物的含量信息：
[0015][0016]式中：P
h
表示所述第一种浮游植物的特征曲线，k
emi,h
表示所述第一种浮游植物在第i种激发光照射下的发射特征系数，k
yi
表示在第i种激发光照射下黄色物质干扰系数，k
exi,h
表示所述第一种浮游植物在第i种激发光照射下的吸收特征系数，k
ni
表示在第i种激发光照射下浊度干扰系数，λ1表示发射相关因子，λ2表示吸收相关因子，I表示共包括I种不同波长的激发光，c表示所述第一种浮游植物的浓度。
[0017]优选地，对于任一种浮游植物，获得本浮游植物的发射特征系数和吸收特征系数包括：
[0018]使用J个浓度梯度的浮游植物溶液，对于第j浓度的浮游植物溶液，I种不同波长的激发光依次地照射第j浓度的浮游植物溶液，对应每一种激发光照射时测量激发光透过溶液后的光强度以及测量溶液在激发光照射下产生光的光强度；
[0019]发射特征系数的计算公式表示为：
[0020][0021]其中，k
emi
表示浮游植物在第i种激发光照射下的发射特征系数，c
j
表示第j浓度的浮游植物溶液的浓度，F
emi,j
表示第j浓度的浮游植物溶液在第i种激发光照射下产生光的光强度；
[0022]吸收特征系数的计算公式表示为：
[0023][0024]其中，k
exi
表示浮游植物在第i种激发光照射下的吸收特征系数，F
exi,j
表示第i种激发光透过第j浓度的浮游植物溶液后的光强度；
[0025][0026]优选地，获得黄色物质干扰系数包括：
[0027]使用Q个浓度梯度的黄色物质溶液，对于第q浓度的黄色物质溶液，I种不同波长的激发光依次地照射第q浓度的黄色物质溶液，对应每一种激发光照射时测量溶液在激发光照射下产生光的光强度；
[0028]黄色物质干扰系数的计算公式表示为：
[0029][0030]其中，k
yi
表示在第i种激发光照射下的黄色物质干扰系数，c
q
表示第q浓度的黄色物质溶液的浓度，F
emi,q
表示第q浓度的黄色物质溶液在第i种激发光照射下产生光的光强度；
[0031][0032]获得浊度干扰系数包括：
[0033]使用P个浓度梯度的浊度标液，对于第p浓度的浊度标液，I种不同波长的激发光依次地照射第p浓度的浊度标液，对应每一种激发光照射时测量激发光透过溶液后的光强度；
[0034]浊度干扰系数的计算公式表示为：
[0035][0036]其中，k
ni
表示在第i种激发光照射下的浊度干扰系数，n
p
表示第p浓度的浊度标液的浓度，F
exi,p
表示第i种激发光透过第p浓度的浊度标液后的光强度；
[0037][0038]一种浮游植物检测装置，包括光源阵列、第一光电器件、第二光电器件和控制装置；
[0039]所述光源阵列用于发出多种不同波长的激发光；
[0040]所述第一光电器件用于获取所述激发光透过水样后的光，并基于获取的光生成表征光强度的电信号；
[0041]所述第二光电器件用于获取所述水样在所述激发光照射下产生的光，并基于获取的光生成表征光强度的电信号；
[0042]所述控制装置用于控制所述光源阵列依次地发出多种不同波长的所述激发光，使多种不同波长的所述激发光依次地入射至所述水样，并根据所述第一光电器件测得的电信号获得所述水样的吸收光谱数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浮游植物检测方法，其特征在于，包括：多种不同波长的激发光依次地入射至水样，对应每一种波长的所述激发光，测量所述激发光透过所述水样后的光强度以及测量所述水样在所述激发光照射下产生光的光强度，分别获得所述水样的吸收光谱数据以及发射光谱数据，所述吸收光谱数据为不同波长的所述激发光透过所述水样后的光强度形成的数据组，所述发射光谱数据为所述水样在不同波长的所述激发光照射下产生光的光强度形成的数据组；根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得所述水样中浮游植物信息，浮游植物的特征曲线描述了浮游植物对不同波长光的吸收性能以及浮游植物在不同波长光照射下产生光的性能。2.根据权利要求1所述的浮游植物检测方法，其特征在于，多种不同波长的激发光包括波长在360nm至650nm范围内的至少十种不同波长的所述激发光。3.根据权利要求1所述的浮游植物检测方法，其特征在于，根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得所述水样中浮游植物信息包括：使用非负最小二乘法，对所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线进行处理和分析，获得所述水样中浮游植物的种类。4.根据权利要求1所述的浮游植物检测方法，其特征在于，根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得所述水样中浮游植物信息包括：若根据所述吸收光谱数据、所述发射光谱数据以及各类浮游植物的特征曲线，分析获得所述水样包含第一种浮游植物，则根据所述第一种浮游植物的特征曲线，根据以下公式计算获得所述水样中所述第一种浮游植物的含量信息：式中：P
h
表示所述第一种浮游植物的特征曲线，k
emi,h
表示所述第一种浮游植物在第i种激发光照射下的发射特征系数，k
yi
表示在第i种激发光照射下黄色物质干扰系数，k
exi,h
表示所述第一种浮游植物在第i种激发光照射下的吸收特征系数，k
ni
表示在第i种激发光照射下浊度干扰系数，λ1表示发射相关因子，λ2表示吸收相关因子，I表示共包括I种不同波长的激发光，c表示所述第一种浮游植物的浓度。5.根据权利要求4所述的浮游植物检测方法，其特征在于，对于任一种浮游植物，获得本浮游植物的发射特征系数和吸收特征系数包括：使用J个浓度梯度的浮游植物溶液，对于第j浓度的浮游植物溶液，I种不同波长的激发光依次地照射第j浓度的浮游植物溶液，对应每一种激发光照射时测量激发光透过溶液后的光强度以及测量溶液在激发光照射下产生光的光强度；发射特征系数的计算公式表示为：其中，k
emi
表示浮游植物在第i种激发光照射下的发射特征系数，c
j
表示第j浓度的浮游植物溶液的浓度，F
emi,j
表示第j浓度的浮游植物溶液在第i种激发光照射下产生光的光强
度；吸收特征系数的计算公式表示为：其中，k
exi

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海松，阿志明，李静镜，李辉，毛芳芳，董剑峰，
申请(专利权)人：杭州绿洁环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：