[发明专利]一种测定养殖水体叶绿素a含量的装置及方法

权利要求书

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、水泵和进水槽，所述进水腔设置在水样容器的底部，进水腔、水泵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。

7.基于权利要求1～6任一项所述的测定养殖水体叶绿素a含量的装置的测定养殖水体叶绿素a含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取多个种类的水样作为测试样本；

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；

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、水面到感光板的距离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；

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n；

S5、将光源顺时针旋转调节入射光线的角度，重复步骤S3～S4；

S6、改变第j种水样的体积，重复S2～S5多次；

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n；

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；

S9、改变水样的种类，重复步骤S2～S8多次；

S10、利用步骤S2～S9测量到的多个种类的水样的平均折射率n和其对应的叶绿素a含量，建立平均折射率n和叶绿素a含量的一次函数解析式；

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n和其对应的平均光谱c建立相关偏最小二乘模型；

S12、利用光谱扫描系统采集待测水样的平均光谱，代入步骤S11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S10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。