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基于荧光法的明场海水叶绿素传感器设计∗

2021-08-27超曹煊吴

传感技术学报 2021年5期
关键词:信号检测设计

景 超曹 煊吴 宁

(齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东省海洋监测仪器装备技术重点实验室,国家海洋监测设备工程技术研究中心,山东 青岛 266001)

海水中叶绿素含量不仅可以用来描述浮游植物的现存量,且可以作为海水富营养化的指标,对预防“赤潮”“绿潮”等海洋灾害具有重要的意义。

目前海水中叶绿素的检测方法主要有群落计数法[1]、遥感卫星[2-5]、分光光度法[6-8]、高效液相色谱法[9-11]等。但是,群落计数法虽然准确但费时费力;遥感卫星只适合大范围、全天候监测;分光光度与液相色谱只适合在实验室中进行且实验繁琐复杂,不能满足叶绿素原位实时检测。因为荧光法具有较低检出限、检测灵敏度高、结构简单、适用于现场原位检测等优势,因此,荧光法[12-13]被广泛用于海水中叶绿素的检测研究。

目前,国外的叶绿素传感器主要有美国YSI公司的EXO2多参数传感器、HACH公司的HYDROLAB HL7多参数监测仪、英国Valeport公司Hyperion-C叶绿素a荧光计、德国TriOS公司MicroFlu-chl叶绿素a分析仪、日本Alex Electronics公司的AAQ171多参数传感器等。虽然国内对叶绿素传感器的研究取得了一些的进展[14-18],但是大多数还处于实验室阶段,且试验性能与国外还有一定差距。

本设计利用正交数字锁相放大[19-21](DLIA)技术解决了环境光干扰的问题,实现了对微弱荧光信号的提取;采用460 nm波长LED照射海水中的浮游植物产生荧光,利用高精度光电二极管作为荧光信号的接收器件,减少了环境光干扰的问题;同时利用软件算法对温度与浊度进行校正,减少叶绿素浓度检测的影响,提高检测的精度。……

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