【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及荧光检测方法，具体涉及荧光检测中的浊度补偿方法及水体浮游植物的浓度预测方法。
技术介绍
1、目前的浊度补偿方法通常是直接建立浊度值与荧光强度之间的线性关系来评估不同浊度对样本荧光的影响并基于此进行校正。但这种方法没有考虑浊度带来的增强和削弱两种不同程度的影响，对浊度干扰的表征存在偏差；而且其将所有浊度区间上的影响用同一个系数进行补偿，导致浊度补偿的可靠性和准确度不足。此外，有的方法采用神经网络进行拟合，但神经网络作为一种黑箱，只能对所训练数据的变化规律进行模拟，其补偿精度受训练集的影响较大。
2、浮游植物是生态环境中重要的生产者，是能量流动的关键枢纽。荧光检测技术具有检测速度快、方便灵活的优势，已成为浮游植物监测的重要手段。但在实际监测过程中，水体中的浊度对荧光检测易产生明显干扰，由于悬浮颗粒物吸收和散射性质的差异，不同悬浮颗粒物对荧光的影响也有较大差异，因此，用测量到的荧光光谱直接进行浮游植物的浓度预测时，测量值与真实值会产生严重偏移。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有浊度补偿方法对浊度干扰的表征存在偏差、可靠性和准确度不足，或采用神经网络的补偿精度受训练集影响较大的问题，以及水体浮游植物荧光检测受浊度干扰导致测量值与真实值产生严重偏移的问题，而提供一种荧光检测中的浊度补偿方法及水体浮游植物的浓度预测方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的技术解决方案如下：
3、一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特殊之处在于，包括以
4、s1、配制具有梯度浓度的多个浊度标准溶液，获取其散射光谱，散射光谱的激发波长为ex，出射区间为[em1,em2]；针对激发波长左侧波长区间中的每个波长，拟合多个浊度标准溶液的浊度值与其对应散射光强度的线性关系，选择出r2≥0.99的波长区间l，r2为线性关系的决定系数；
5、s2、计算激发波长左侧波长区间的标准化散射光谱s1和激发波长右侧波长区间的标准化散射光谱s2；
6、s3、将多个浓度相同的目标检测物的标准样本分别与不同浓度的浊度标准溶液混合，配制具有浊度梯度的p个标准混合溶液，测量其荧光光谱；
7、s4、利用波长区间l的标准混合溶液荧光光谱及标准化散射光谱s1和激发波长右侧波长区间的标准化散射光谱s2消除标准混合溶液荧光光谱的散射增强，得到消除散射增强的标准混合溶液荧光光谱；
8、s5、对应p个标准混合溶液浊度，分别计算基于浊度值的削弱系数ki或基于散射光谱的削弱系数mi，其中，i取值为1、…、p，得到削弱系数矩阵k＝[k1、…、kp]或削弱系数矩阵m＝[m1、…、mp]；
9、s6、利用波长区间l的标准混合溶液荧光光谱及标准化散射光谱s1和激发波长右侧波长区间的标准化散射光谱s2消除测得的待测样本荧光光谱的散射增强，再利用削弱系数矩阵k或削弱系数矩阵m，计算浊度补偿后的待测样本荧光强度，完成浊度补偿；
10、其中，步骤s2、步骤s5中荧光光谱的激发波长和出射区间与步骤s1相同。
11、进一步地，步骤s2具体为：
12、将步骤s1所述散射光谱进行归一化，再分别计算激发波长左侧和激发波长右侧的每个波长对应的多个浊度标准溶液的散射光强度平均值，分别得到激发波长左侧的标准化散射光谱s1和激发波长右侧的标准化散射光谱s2。
13、进一步地，步骤s4具体为：
14、s4.1、采用下式计算标准混合溶液荧光光谱的增强系数h；
15、
16、其中，scal(l)为波长区间l中标准混合溶液荧光光谱，s1(l)为标准化散射光谱s1位于波长区间l的光谱；
17、s4.2、按照下式估算得到标准混合溶液激发波长右侧的散射光谱se；
18、se＝h*s2
19、s4.3、通过下式计算得到消除散射增强后的标准混合溶液荧光光谱sel；
20、sel＝scal-se
21、其中，scal为步骤s3测量得到的标准混合溶液荧光光谱。
22、进一步地，步骤s5具体为：
23、定义，多个消除散射增强后的标准混合溶液荧光光谱组成p×q的荧光矩阵f，其中，q为每个标准混合溶液对应的光谱数，其对应的第1、…、p-1、p列的峰值荧光强度记为i1、…、ip-1、ip；多个标准混合溶液的浊度构成浊度矩阵n＝[n1、…、np-1、np]，n1、…、np-1、np为按浊度值由小到大排列的第1、…、p-1、p个标准混合溶液的浊度值；
24、通过下式分别计算削弱系数ki或削弱系数mi，i取值为1、…、p，从而得到削弱系数矩阵k＝[k1、…、kp]或削弱系数矩阵m＝[m1、…、mp]；
25、
26、
27、其中，f0是0ntu的标准混合溶液的荧光强度峰值，sci-1和sci分别是第i-1个和第i个标准混合溶液在波长区间l中的平均散射光强度，其中，i＝1时，ni-1和sci-1分别为浊度为0ntu的标准混合溶液浊度和其在波长区间l中的平均散射光强度。
28、进一步地，步骤s6中，利用削弱系数矩阵k或削弱系数矩阵m，计算浊度补偿后的待测样本荧光强度具体为：
29、通过下式计算补偿后的待测样本荧光强度ic1或ic2，完成浊度补偿；
30、
31、
32、其中，ie为消除散射增强后的待测样本荧光光谱对应的荧光峰值强度；δntu1、…、δntum为0ntu、n1、…、nm的相邻两个浊度值的梯度，nm为第m个标准混合溶液的浊度，m≤p，待测样本的浊度记为nsample，nsample≤nm；δsc1、…、δscm为0ntu、n1、…、nm中相邻两个浊度值所对应的散射光强度的梯度。
33、进一步地，步骤s6中，利用标准化散射光谱s1和标准化散射光谱s2消除测得的待测样本荧光光谱的散射增强，具体为：
34、计算待测样本荧光光谱的增强系数；再利用待测样本荧光光谱的增强系数估算得到待测样本激发波长右侧波长区间的散射光谱；然后利用待测样本荧光光谱减去待测样本散射光谱得到消除散射增强后的待测样本荧光光谱。
35、进一步地，步骤s2中进行归一化之前还包括，去除所述散射光谱中的饱和光谱。
36、同时，本专利技术还提供一种水体浮游植物的浓度预测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
37、步骤1、测量待测样本荧光光谱ssample；
38、步骤2、利用上述荧光检测中的浊度补偿方法对待测样本荧光光谱进行浊度补偿，得到浊度补偿后的待测样本荧光强度；荧光光谱的激发波长和波长区间与步骤1相同；
39、步骤3、将浊度补偿后的待测样本荧光强度代入到浓度预测模型中，预测水体浮游植物的浓度。
40、进一步地，步骤2具体为：
41、判断是否能够获取待测样本浊度；
42、若能获取，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤S2具体为：
3.根据权利要求2所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤S4具体为：
4.根据权利要求1-3任一所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤S5具体为：
5.根据权利要求4所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤S6中，利用削弱系数矩阵K或削弱系数矩阵M，计算浊度补偿后的待测样本荧光强度具体为：
6.根据权利要求5所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于：
7.根据权利要求2所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于：
8.一种水体浮游植物的浓度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述一种水体浮游植物的浓度预测方法，其特征在于，步骤2具体为：
10.根据权利要求8或9所述一种水体浮游植物的浓度预测方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤s2具体为：
3.根据权利要求2所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤s4具体为：
4.根据权利要求1-3任一所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤s5具体为：
5.根据权利要求4所述一种荧光检测中的浊度补偿方法，其特征在于，步骤s6中，利用削弱系数矩阵k或削弱...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞卓，吴国俊，董晶，高立民，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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