(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210413004.7 (22)申请日 2022.04.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114509396 A (43)申请公布日 2022.05.17 (73)专利权人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 陈树果　胡连波　史鑫皓　 (74)专利代理 机构 青岛联智专利商标事务所有 限公司 37101 专利代理师 王艳珍 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (56)对比文件 CN 105181602 A,2015.12.23 CN 105157827 A,2015.12.16CN 113932921 A,202 2.01.14 CN 211697765 U,2020.10.16 CN 111610175 A,2020.09.01 CN 10876 0046 A,2018.1 1.06 US 8048372 B1,201 1.11.01 WO 201620 0166 A1,2016.12.15 JP 2007309819 A,20 07.11.29 JP 201712020 0 A,2017.07.0 6 WO 2019127090 A1,2019.07.04 CN 113588086 A,2021.1 1.02 李艺师 等. “黄渤海夏季生物发光强度分布 特征及其影响因素分析 ”. 《海洋与湖沼》 .2020, 第51卷(第6期),1391-1401. CHENG XUE 等. “Optical proxy for the abundance of Red N octiluca sci ntillans from bioluminescence flash k inetics i n the Yellow Sea and Bohai Sea ”. 《Optics Express》 .2020,第28卷(第17期),25 618-25632. 审查员 刘永 (54)发明名称 一种海洋浮游生物发光测量和识别装置 (57)摘要 本发明公开了一种海洋浮游生物发光测量 和识别装置， 属于海洋发光生物的光谱测量技术 领域， 包括： 积分球； 进水管， 其内表面涂覆有吸 光层， 所述进水管具有至少一个弯曲部； 出水管， 其内表面涂覆有吸光层， 所述出水管具有至少一 个弯曲部； 流量计； 扰动装置； 处理模块； 光采集 组件， 其包括： 第一光纤， 挡板， 色散器件以及光 电倍增管阵列； 处理模块根据光电倍增管阵列发 送的电信号计算水体中的生物发光动力学高光 谱曲线， 并计算生物发光强度， 匹配识别出发光 生物。 本海洋浮游生物发光测量和识别装置， 通 过有效屏蔽外部自然光干扰和采用增益可调光 电倍增管， 有效提高生物发光检测精度和可靠 性。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114509396 B 2022.07.29 CN 114509396 B 1.一种海洋浮游生物发光测量和识别装置， 其特 征在于， 包括： 积分球， 其内部具有圆球状的内腔， 所述积分球上具有与所述内腔连通的进水口和出 水口， 内腔壁上涂覆有漫反射层； 进水管， 其内表面涂覆有吸光层， 所述进水管具有至少一个弯曲部， 所述进水管与所述 积分球固定连接， 且与所述进水口连通； 出水管， 其内表面涂覆有吸光层， 所述出水管具有至少一个弯曲部， 所述进水管与所述 积分球固定连接， 且与所述出 水口连通； 流量计， 其设置在所述出 水管中； 扰动装置， 其设置在所述进水管和积分球联通处， 用于产生机械震动刺激浮游生物发 光； 处理模块； 光采集组件， 其包括： 第一光纤， 其与所述积分球连接， 且第一光纤的光入射端穿过所述积分球探入至所述 内腔中； 挡板， 其固定在所述积分球的内腔中， 且将所述光入射端遮挡， 所述挡板与内腔壁之间 具有缝隙， 内腔壁漫反射的光一部 分经过所述缝隙反射到所述光入射端并进入所述第一光 纤； 色散器件， 其与所述第一 光纤连接； 光电倍增管阵列， 其设置在所述色散器件的后端， 用于将所述色散器件的出光转换为 电信号， 并发送至所述处 理模块， 所述 光电倍增管阵列的增益可调； 所述处理模块根据所述光电倍增管阵列发送的电信号计算水体中的生物发光动力学 光谱曲线， 并计算生物发光强度， 将所述生物发光动力学光谱曲线和生物发光强度与发光 生物特征光谱库进行匹配， 匹配识别出发光 生物; 所述光入射端的前方设置有挡板， 用于遮挡发光生物直接入射光， 接收积分腔漫反射 光; 所述积分球上还开设有定标端口， 所述定标端口与所述内腔连通， 所述海洋浮游生物 发光测量识别装置还 包括： 第二光纤， 其一端探入至所述定标端口中， 且与所述定标端口密封连接， 另外一端朝向 标准辐照度 灯设置； 所述生物发光动力学光谱曲线为一定时间区间内所对应的生物发光强度曲线， 生物发 光动力学光谱曲线 的计算方法为： 其中， 为系统定标系数， g是光电倍增管阵列的增益系数， 为发光中心波长， V是光电 倍增管阵列的读数， Vd是光电倍增管阵列的暗电流读数； 生物发光强度 的计算方法为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114509396 B 2是单位时间内的平均生物发光强度， FR是 水体流速 。 2.根据权利要求1所述的海洋浮游生物发光测量和 识别装置， 其特征在于， 所述扰动装 置包括叶轮和电机， 所述电机带动所述叶轮转动。 3.根据权利要求2所述的海洋浮游生物发光测量和 识别装置， 其特征在于， 所述叶轮设 置在进水管和积分球联通处， 所述叶轮转动时带动周围水体产生震动， 用于刺激浮游生物 发光。 4.根据权利要求1所述的海洋浮游生物发光测量和 识别装置， 其特征在于， 所述出水管 中设置有水泵， 其用于将所述内腔中的水通过 所述出水管排出。 5.根据权利要求1所述的海洋浮游生物发光测量和 识别装置， 其特征在于， 所述进水管 的进水端口处设置有滤网。 6.根据权利要求1所述的海洋浮游生物发光测量和 识别装置， 其特征在于， 所述海洋浮 游生物发光测量识别装置的系统定标系数确定方法为： 打开标准辐照度 灯， 所发射的光线通过第二 光纤传输 至所述内腔； 获取光电倍增管阵列在不同增益系数g时所对应的读数 ； 获取光电倍增管阵列在不同增益系数g时的暗电流读数 ； 根据已知标准灯辐照度计算 不同增益系数时的系统定标系数： 其中， I是 标准灯辐照度。 7.根据权利要求1 ‑5任一项所述的海洋浮游生物发光测量和识别装置， 其特征在于， 所 述发光生物特征光谱库的建立方法为： 分别测量多个已知发光生物的发光动力学光谱曲线， 计算发光中心波长， 发光强度以 及发光持续时间， 建立发光 生物特征光谱库。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114509396 B 3