[发明专利]一种利用鱼类活动电位功率变化监测水中有毒物质的方法

摘要

本发明公开了一种利用鱼类生物电信号频谱变化来监测水质的方法，通过对采集的鱼类两种活动电信号进行分析，以鱼类呼吸运动和游泳运动所占的功率在总运动功率中的比例变化作为判定依据，识别有毒物质对水体的危害程度。利用本发明，可以在提高系统对毒物敏感性的同时，有效消除了由鱼的个体差异等所带来的测量误差，并且无需外加设备，进一步提高了系统的精度。

主权项

一种利用鱼类活动电位功率变化监测水中有毒物质的方法，其特征在于：包括以下几个监测步骤：步骤(A)，对水中鱼类活动电信号f(t)进行测量，鱼类的活动按照频率分为呼吸运动以及游泳运动，设置游泳运动信号频率f1范围为[x0，x1]，呼吸运动信号频率f2范围为[x2，x3]，游泳运动效率恒定比为a，呼吸运动效率恒定比为b，毒素报警范围为大于θ，x0，x1，x2，x3为常数，t为时间系数；其中，鱼类活动电信号f(t)的信号周期为T；从f(t)中截取的一段，得到一个截短函数fT(t)，对这个时间信号进行傅里叶变换可以得到FT(jω)；当T→∞时，定义为f(t)的功率谱密度；步骤(B)，对功率谱密度在不同运动频率段进行积分计算得到对应运动的的生物电信号功率P：在f1∈[x0，x1]的情况下，对所测得的功率谱密度进行积分可以求得对应游泳运动的生物电信号功率P1，在f2∈[x2，x3]的情况下，对所测得的功率谱密度进行积分可以求得对应呼吸运动的生物电信号功率P2；其中，在频域下进行计算，为f(t)的功率谱密度，对功率谱密度进行积分得到生物电信号功率，如式(1)所示：P=12π∫ω0ω1limT→∞|FT(jω)|2Tdω---(1)]]>式中，角频率ω0和ω1可由频率计算得到，计算公式为ω＝2πf；游泳运动时角频率ω0＝2πx0、ω1＝2πx1，呼吸运动时角频率ω0＝2πx2、ω1＝2πx3；步骤(C)，对所得的游泳运动和呼吸运动的生物电信号功率求和得到总功率PT，PT＝P1+P2；步骤(D)，对所得实时效率P1/PT和P2/PT进行对比测量，当或时，报警器发出信号警示，否则，跳转到步骤(A)进行下一轮测量。