如 图2~3所示，所述折射角测试装置包括水样容器3-6,所述水样容器3-6的上开口由密封 层3-2密封，所述密封层的材料的折射率为1. 45-1. 55 ;所述水样容器内部的下方设有折射 检测升降台，所述折射检测升降台的上方设有感光板3-1，感光板上设有刻度；感光板随折 射检测升降台运动。所述折射检测升降台包括台面3-7,双剪叉杆和液压缸3-5 ;所述台面 由双剪叉杆支撑；所述压力传感器3-3固定在台面3-7上，所述压力传感器根据压力控制折 射检测升降台上升或下降。所述双剪叉杆由第一支撑杆3-8和第二支撑杆3-9铰接而成， 所述液压缸的两端分别固定于第一支撑杆和第二支撑杆上，用于控制双剪叉杆的升降；所 述液压缸与压力传感器连接。所述折射检测升降台由防水膜3-4密封，与水样容器中的水 样隔绝。
[0038] 如图1所示，所述进水系统包括进水腔4-1、水栗4-2和进水槽4-3,所述进水腔设 置在水样容器的底部，进水腔、水栗和进水槽依次通过导管连接，通过水栗将进水槽中不同 浓度的检测水样抽入水样检测容器，通过水栗抽入的检测水样容量控制水压升降台的高度 变化。所述出水系统包括出水腔5-1和出水槽5-2,所述出水腔设于置在水样容器顶部，所 述出水腔和出水槽通过导管连接，调节检测水样的容量，保证检测水样不会溢出检测水样 容器污染实验环境，腐蚀容器等。
[0039] 本实施例的测定养殖水体叶绿素 a含量的方法，包括以下步骤：
[0040] S1、选取多个种类的水样作为测试样本；本实施例从广东省淡水名优鱼类种苗与 繁育中心采集每个季节水样100个，其中70个作为训练水样，其余30个作为测试水样。
[0041] S2、通过进水系统抽取第j种水样，此时水样容器中第j种水样的深度至少高过感 光板；j为正整数；
[0042] S3、调节入射光线的角度，双侧光源对称调节，保证光源恰巧打在水面正中央，分 别记录下入射角旋转的角度a和入射角角度测量盘的角度即入射角的角度i、水面6到感光 板3-1的距离h、感光板上的感光范围s ;所述入射角旋转的角度a为入射光线与水平方向 的夹角；本实施例的测定养殖水体叶绿素 a含量的方法的原理图如图4所示。
[0043] S4、计算折射角r的正切值tanr = s/2h,计算折射角r = arctan(s/2h);利用入 射角i和折射角r计算第j种水样的折射率η ;
[0044] S5、将光源顺时针旋转调节入射光线的角度，重复步骤S3~S4 ;本实施例调节10 组不同角度的入射光线，10组入射旋转角a和入射角i分别为20°，70° ;25°，65° ;30°， 60。 ；35。 ，55。 ；40。 ，50。 ；45。 ，45。 ；50。 ，40。 ；55。 ，35。 ；60。 ，30。 ；65。 ，35。 。
[0045] S6、改变第j种水样的体积，重复S2~S5多次；本实施例取10次不同容量的水样 (1250mL，1375mL，1500mL，1625mL，1750mL，1875mL，2000mL，2125mL，2250mL，2375mL)进入测 量系统，由于不同容量的水样产生的水压不同，导致压力传导器带动折射检测升降台的高 度改变，通过折射检测升降台的高度改变从而得到10组不同的感光板深度h (50_，55_， 60mm，65mm，70mm，75mm，80mm, 85mm，90mm，95mm)，感光板上的感光范围 s (241. 4mm, 214. 6mm, 191. 4mm, 173. 4mm, 156. 7mm, 142. 1mm, 128. 1mm, 113. 7mm, 99. 7mm, 85. 3mm)，折射率 n (I. 037， I. 034,1. 036,1. 035,1. 037,1. 036,1. 304,1. 036, I. 035,1. 034)。
[0046] S7、计算前述步骤多次测量得到的第j种水样的折射率的平均值，得到平均折射 率:a (本实施例》=:1..._035,);
[0047] S8、采用传统的乙醇分光光度法测定第j种水样的叶绿素 a含量（本实施例c = 90. 92 μ g/L)；
[0048] S9、改变水样的种类，重复步骤S2~S8多次；
[0049] S10、利用步骤S2~S9测量到的多个种类的水样的平均折射率I和其对应的叶绿 素 a含量，建立平均折射率^和叶绿素 a含量的一次函数解析式；
[0050] S11、利用光谱扫描系统采集各个种类的水样的平均光谱c ;利用步骤S2~S9测 量到的多个种类的水样的平均折射率S和其对应的平均光谱c建立相关偏最小二乘模型；
[0051] S12、利用光谱扫描系统采集待测水样的平均光谱，代入步骤Sll中建立的偏最小 二乘模型中确定待测水样的折射率，将计算的折射率带入到SlO已经建立的叶绿素 a浓度 和折射率的一次函数解析式中确定养殖水体中的叶绿素 a含量。
[0052] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种测定养殖水体叶绿素a含量的装置，其特征在于，包括高光谱扫描系统、入射角 测量盘和折射角测试系统；高光谱扫描系统、入射角测量盘和折射角测试系统的中轴线重 合； 所述高光谱扫描系统包括镜头、高光谱仪、CCD相机和对称设置的两个单侧光源； 所述入射角测量盘为两个，分别固定于高光谱扫描系统的两个单侧光源上；所述入射 角测量盘为以单侧光源为轴心的90°扇形量角器圆盘； 所述折射角测试系统设于高光谱扫描系统下方；所述折射角测试系统包括进水系统、 出水系统和折射角测试装置；所述折射角测试装置包括水样容器，所述水样容器的上开口 由密封层密封，所述密封层的材料的折射率为1. 45-1. 55 ; 所述水样容器内部的下方设有折射检测升降台，所述折射检测升降台的上方设有感光 板，所述感光板随折射检测升降台运动；所述折射检测升降台上设有压力传感器，所述压力 传感器根据压力控制折射检测升降台上升或下降。2. 根据权利要求1所述的测定养殖水体叶绿素a含量的装置，其特征在于，所述折射检 测升降台由防水膜密封，与水样容器中的水样隔绝。3. 根据权利要求1所述的测定养殖水体叶绿素a含量的装置，其特征在于，所述折射 检测升降台包括台面，双剪叉杆和液压缸；所述台面由双剪叉杆支撑；所述双剪叉杆由第 一支撑杆和第二支撑杆铰接而成，所述液压缸的两端分别固定于第一支撑杆和第二支撑杆 上，用于控制双剪叉杆的升降；所述液压缸与压力传感器连接；所述压力传感器固定在台 面上。4. 根据权利要求1所述的测定养殖水体叶绿素a含量的装置，其特征在于，所述进水系 统包括进水腔、水栗和进水槽，所述进水腔设置在水样容器的底部，进水腔、水栗和进水槽 依次通过导管连接。5. 根据权利要求1所述的测定养殖水体叶绿素a含量的装置，其特征在于，所述出水系 统包括出水腔和出水槽，所述出水腔设置于在水样容器顶部，所述出水腔和出水槽通过导 管连接。6. 根据权利要求1所述的测定养殖水体叶绿素a含量的装置，其特征在于，所述感光板 上设有刻度。
【专利摘要】本实用新型公开了一种测定养殖水体叶绿素a含量的装置，包括高光谱扫描系统、入射角测量盘和折射角测试系统；高光谱扫描系统、入射角测量盘和折射角测试系统的中轴线重合。本实用新型解决了现有的利用高光谱技术检测水中叶绿素a含量精度低、水面反射严重和实时性差等问题，本实用新型具有安装入射角折射角测量系统简便，调节入射角折射角方便，实施性高和准确率高等优点。
【IPC分类】G01N21/41, G01N21/27
【公开号】CN204832029
【申请号】CN201520513177
【发明人】孙大文, 王璐, 蒲洪彬, 成军虎
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月15日