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专利号: 2024105290377
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于可见光通信的微藻密度检测系统,其特征在于,包括:透明的微藻溶液容器、光源、光电探测器、直流电源、波形发生器、耦合器、示波器和信号处理器;

所述微藻溶液容器用于盛放不同密度和不同品种的微藻溶液;

所述波形发生器与耦合器的一个输入端电连接,直流电源与耦合器的另一输入端电连接,耦合器的输出端与光源的控制端电连接;所述波形发生器用于发射预设类型、通信速率和电压的信号;

所述直流电源还与所述光电探测器电连接;所述光电探测器的输出端依次连接示波器和信号处理器;

所述光源发出的光透过微藻溶液容器后输入光电探测器,光电探测器将接收到的光信号转换为电信号后输入示波器;所述光信号的光功率波动频率与所述波形发生器的发射信号频率相同;

所述光源包括:激光二极管、发光二极管LED、micro‑LED和mini‑LED中的任意一种;

当所述光源为发光二极管LED、micro‑LED和mini‑LED中的任意一种时,所述系统还包括光转换装置,所述光转换装置设置在光源与微藻溶液容器之间,用于转换光源的发出的光的颜色,以获取不同波长的可见光;

当所述光源为激光二极管时,所述系统还包括温度控制器,所述温度控制器分别与光源和直流电源电连接;

所述示波器将采集到的信号数据输入信号处理器;所述信号处理器根据示波器输入的信号数据获取通信误码率,并根据通信误码率实时计算所述微藻溶液容器内的微藻密度。

2.根据权利要求1所述的一种基于可见光通信的微藻密度检测系统,其特征在于,所述系统还包括:光衰减器、光阑和带通滤波片;所述光衰减器设置在光源与微藻溶液容器之间;所述光阑和带通滤波片分别设置在光电探测器接收面的前方。

3.根据权利要求1所述的一种基于可见光通信的微藻密度检测系统,其特征在于,所述系统还包括:反射镜,所述光源发出的光透过微藻溶液容器后,经所述反射镜反射后二次透过微藻溶液容器,随后输入光电探测器。

4.根据权利要求1~3任意一项中所述的一种基于可见光通信的微藻密度检测系统,其特征在于,所述耦合器的调制带宽大于所述光源的调制带宽。

5.一种基于可见光通信的微藻密度检测方法,基于权利要求1~4任意一项中所述的基于可见光通信的微藻密度检测系统,其特征在于,包括以下步骤:在已知的不同通信速率和不同密度的微藻溶液条件下分别测试通信误码率,获得通信误码率的离散数据集;

所述通信误码率的离散数据集表示为:

其中,Bm为第m种通信速率,Dn为第n种微藻密度,m、n分别为第一、第二正整数;BERmn为在第m种通信速率和第n种微藻密度条件下测试获得的通信误码率;⊙为通信速率与微藻密度之间的作用关系;

所述信号处理器利用预设的曲线拟合算法对所述通信误码率的离散数据集进行离散数据拟合,获得不同通信速率条件下,通信误码率随微藻密度的变化规律fBER(B,D);其中,B为通信速率,D为微藻密度;所述变化规律fBER(B,D)为线性关系或非线性关系;

通过比较不同通信速率条件下的变化规律fBER(B,D),获取变化规律fBER(B,D)的线性变化区间,并作为微藻密度的最优测试区间;

在预设的测试条件下,利用所述变化规律fBER(B,D)的线性变化区间进行未知微藻密度的测试;

所述预设的测试条件包括:通用条件和特定条件;

所述通用条件包括:所述检测系统中的每个硬件的调制带宽分别高于测试所用的通信速率所需带宽;保证所述未知微藻密度的微藻溶液分布均匀;在测试时保持光源的入射角度不变;

所述特定条件包括:不同波长的可见光、不同种类的光源、不同藻种、不同光程和检测微藻密度分布中的任意一种;

当改变所述特定条件时,重新执行所述微藻密度检测方法中的所有步骤。