在线叶绿素传感器是一种用于实时监测水体中叶绿素浓度的设备,常用于水质监测和生态环境研究。叶绿素是植物和藻类进行光合作用的关键色素,水体中叶绿素的浓度常常被用作衡量水体富营养化程度和藻类生长情况的重要指标。过量的叶绿素通常意味着水体中藻类的过度生长,可能导致水质恶化、缺氧和生态失衡。
一、工作原理
1.荧光法:
荧光法是最常见的在线叶绿素传感器原理。叶绿素分子在特定波长的光照射下,会吸收光能并以不同波长重新发射光。传感器通过激发光源照射水样中的叶绿素分子,测量其发出的荧光信号,从而计算出水中的叶绿素浓度。
(1)激发波长:常见的激发波长为 430 nm 或 450 nm,这会激发水体中的叶绿素 a。
(2)发射波长:叶绿素 a 在 680 nm 或 700 nm 处发射荧光。
荧光法的优势在于其灵敏度高、能够提供实时数据,且对于藻类和植物叶绿素的检测具有很高的选择性。
2.吸光度法:
吸光度法则基于水样中叶绿素对光的吸收特性来进行测量。叶绿素吸收特定波长的光,传感器通过测量水样中对光的吸收量来推算出叶绿素的浓度。这种方法虽然简便,但相对于荧光法,灵敏度稍低,且容易受到其他水质因子的干扰。

二、组成与结构:
在线叶绿素传感器主要由以下几个核心部分组成:
1.光源(激发光源):提供所需的激发波长光线,通常是LED或激光。
2.探测器(光电二极管或光电倍增管):用于接收来自水样的荧光信号或透过水样的光信号。
3.传感器探头:与水体直接接触的部分,通常为防水材料,能够承受水流和不同环境条件。
4.信号处理单元:将接收到的光信号转化为电信号,并进行数据分析、存储。
5.校准模块:用于定期校准传感器,确保测量结果的准确性。