(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210533117.0 (22)申请日 2022.05.12 (71)申请人 兰州大学 地址 730000 甘肃省兰州市城关区天水南 路222号 (72)发明人 黄忠伟　李武仁　黄建平　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 专利代理师 李娜 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/01(2006.01) C12M 1/26(2006.01) C12M 1/34(2006.01) (54)发明名称 大气微生物在线监测仪 (57)摘要 本发明提供了大气微生物在线监测仪， 包 括:集气系统、 多光谱探测系统、 荧光寿命探测系 统与高速 数据采集系统； 所述集气系统用于实时 采集大气微生物； 所述多光谱探测系统用于激发 所述大气微生物产生荧光光谱信号； 所述荧光寿 命探测系统用于激发所述大气微生物产生荧光 寿命信号； 所述高速数据采集系统用于根据所述 荧光光谱信号和所述荧光寿命信号进行分析反 演生成多波长激发 ‑荧光光谱图与多波长激发 ‑ 荧光寿命图， 并生成数据报告。 本发明实现实时 监测大气微生物的种类和浓度变化， 并及时进行 反演和结果呈现， 对于存在异常的大气微生物， 及时进行 预警分析。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114965400 A 2022.08.30 CN 114965400 A 1.大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 包括:集气系统、 多光谱探测系统、 荧光寿命探 测系统与高速数据采集系统； 所述集气系统用于实时采集大气微 生物； 所述多光谱探测系统用于 激发所述大气微 生物产生 荧光光谱信号； 所述荧光寿命探测系统用于 激发所述大气微 生物产生 荧光寿命信号； 所述高速数据采集系统用于根据所述荧光光谱信号和所述荧光寿命信号进行分析反 演生成多 波长激发‑荧光光谱图与多 波长激发‑荧光寿命图， 并生成数据报告。 2.根据权利要求1所述的大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 所述集气系统包括： 粗 滤网(1)、 引流管(2)、 集气管(3)、 泵吸管(4)与循环泵(5)； 所述粗滤网(1)通过所述引流管(2)与所述集气管(3)的进气口连接， 所述集气管(3)的 出气口通过 所述泵吸管(4)与所述循环泵(5)连接 。 3.根据权利要求2所述的大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 所述多光谱探测系统包 括： 高能紫外氙灯(7)、 15位窄带滤光片转轮组件(9)、 第一聚光镜(10)、 第一平凸镜(11)、 15 位斩波滤光转轮组件(12)、 第二平凸镜(13)、 光纤连接板(14)、 多模光纤(15)与多光谱探测 仪(16)； 所述高能紫外氙灯(7)与所述15位窄带滤光片转轮组件(9)位于所述集气管(3)的一 侧， 所述15位 窄带滤光片转轮组件(9)位于所述高能紫外氙灯(7)的光轴上； 所述第一聚光镜(10)、 第一平凸镜(11)、 15位斩波滤光转轮组件(12)、 第二平凸镜(13) 与光纤连接板(14)依次共轴位于所述集气管(3)的另一侧， 并位于所述高能紫外氙灯(7)的 非共轴方向； 所述光纤连接 板(14)通过 所述多模光纤(15)与所述多光谱探测仪(16)连接 。 4.根据权利要求3所述的大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 所述第一聚光镜(10)、 第一平凸镜(11)的光轴与所述高能紫外氙灯(7)的光轴处于同一平面， 并垂直于所述集气 管(3)的中线。 5.根据权利要求3所述的大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 所述荧光寿命探测系统 包括： 高频脉冲激光器(18)、 高能滤光片(20)、 第三平凸镜(21)、 第二聚光镜(22)、 第四平凸 镜(23)、 透 长波滤光片(24)、 第五平凸镜(25)、 光电倍增管(26)； 所述高频脉冲激光器(18)、 高能滤光片(20)与第三平凸镜(21)位于所述集气管(3)的 一侧； 所述高能滤光片(20)与所述第三平凸镜(21)位于所述高频脉冲激光器(18)发射光轴 的发射方向， 所述第三平凸镜(21)聚焦于所述 集气管(3)的中线位置； 所述第二聚光镜(22)、 第四平凸镜(23)、 透长波滤光片(24)、 第五平凸镜(25)与光电倍 增管(26)依次共轴 位于所述集气管(3)的另一侧， 并位于所述高频脉冲激光器(18)发射光 轴的非共轴方向； 所述第二聚光镜(22)的轴线与所述 高频脉冲激光器(18)轴线处于同一平面， 并与所述 集气管(3)的中心线垂直相交。 6.根据权利要求5所述的大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 所述高频脉冲激光器 (18)、 高能滤光片(20)、 第三平凸镜(21)与所述高能紫外氙灯(7)、 15位窄带滤光片转轮组 件(9)位于所述 集气管(3)的同侧， 并分层布置 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965400 A 27.根据权利要求5所述的大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 所述高速数据采集系统 包括： 高能紫外氙灯电源(6)、 高频脉冲激光器电源(17)、 滤片转轮驱动器(8)、 时间相关单 光子计数器(27)、 嵌入式工控机(28)与在线监测软件(2 9)； 所述高能紫外氙灯电源(6)与所述高能紫外氙灯(7)相连， 所述滤片转轮驱动器(8)分 别与所述15位窄带滤光片转轮组件(9)和所述15位斩波滤光转轮组件(12)连接， 所述高频 脉冲激光器电源(17)与所述高频脉冲激光器(18)连接， 所述时间相关单光子计数器(27)分 别与所述高频脉冲激光器电源(17)和所述光电倍增管(26)连接， 所述 嵌入式工控机(28)分 别与所述高能紫外氙灯电源(6)、 高频脉冲激光器电源(17)、 滤片转轮驱动器(8)、 时间相关 单光子计数器(27)和循环泵(5)连接， 所述在线监测软件(29)位于所述嵌入式工控机(28) 上。 8.根据权利要求7所述的大气微生物在线监测仪， 其特征在于， 所述15位窄带滤光片转 轮组件(9)上逆时针依次安装有250nm、 260nm、 270nm、 280nm、 290nm、 300nm、 310nm、 320nm、 330nm、 340nm、 3 50nm、 360nm、 370nm、 380nm、 390nm的共15个窄带 滤光片； 所述15位斩波滤光转轮组件(12)上逆时针依次安装有260nm、 270nm、 280nm、 290nm、 300nm、 310nm、 320nm、 330n m、 340nm、 350nm、 360nm、 370nm、 380nm、 390nm、 400nm的共15个长波 通滤光片。 9.根据权利要求8所述的大气微 生物在线监测仪， 其特 征在于， 所述15位窄带滤光片转轮组件(9)上的窄带滤光片与所述15位斩波滤光转轮组件(12) 上的长波通滤光片， 按照逆时针安装顺序依次对应； 所述在线监测软件(29)通过所述嵌入式工控机(28)控制所述滤片转轮驱动器(8)驱动 所述15位窄带滤光片转轮组件(9)顺时针转动， 并同步驱动所述15位斩波滤光转轮组件 (12)顺时针转动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965400 A 3