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光纤荧光海藻叶绿互a浓度实时测量系统的研究

杨影  
【摘要】: 光纤传感技术是海洋测量中应用广泛的重要技术之一。海藻是主要的海洋浮游植物,叶绿素a是海藻中的主要色素。因此,叶绿素a是水生态系统的一个重要参数,其含量是反映海水中浮游植物生物量或现存量的一项重要观测项目,也是计算初级生产力的基础。本系统在利用原有的浓度检测技术前提下,应用光纤作为传输传感元件并结合荧光技术,可以实现海藻浓度高精度的在线测量。本文的主要研究内容包括: (1)论述荧光测量法的基本原理及特点,对海藻叶绿素a的荧光特性进行分析,为激发光源、滤光片、光探测器的合理选择及使用奠定理论基础。 (2)设计荧光光纤测量系统的总体方案。根据光纤探头的结构、特点,建立荧光信号测量及传输的数学模型,为系统标定提供理论依据。 (3)采用He-Ne激光器作为激发光源,低损耗石英光纤束作为光信号传输通道,高灵敏度、低噪声光电倍增管作为荧光信号探测器,以及以光子计数器为核心的微弱信号检测电路,实现微弱荧光信号的激发、收集、传输、探测和处理。 (4)为了消除激发光源波动对测量结果影响,采用双光路双通道测量方式。为了有效分离叶绿素a所产生的荧光和激发光的散射光,采用高阻塞系数的干涉滤光片作为光谱滤光。 (5)对设计的测量系统设进行实验室定性分析研究,并得出实验结果,包括:叶绿素a的吸收和激发荧光的光谱特性谱线,荧光强度变化与海藻浓度变化之间的线性关系曲线,实验证明用荧光光纤法测量海藻浓度的可行性。


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