1.一種利用魚類活動電位功率變化監(jiān)測水中有毒物質(zhì)的方法,其特征在于:包括以下幾個監(jiān)測步驟:
步驟(A),對水中魚類活動電信號f(t)進行測量,魚類的活動按照頻率分為呼吸運動以及游泳運動,設(shè)置游泳運動信號頻率f1范圍為[x0,x1],呼吸運動信號頻率f2范圍為[x2,x3],游泳運動效率恒定比為a,呼吸運動效率恒定比為b,毒素報警范圍值為θ,x0,x1,x2,x3為常數(shù),t為時間系數(shù);
其中,魚類活動電信號f(t)的信號周期為T;從f(t)中截取的一段,得到一個截短函數(shù)fT(t),對這個時間信號進行傅里葉變換可以得到FT(jω);當(dāng)T→∞時,定義為f(t)的功率譜密度;
步驟(B),對功率頻譜密度在不同運動頻率段進行積分計算得到對應(yīng)運動的的生物電信號功率P:在f1∈[x0,x1]的情況下,對所測得的功率頻譜密度進行積分可以求得對應(yīng)游泳運動的生物電信號功率P1,在f2∈[x2,x3]的情況下,對所測得的功率頻譜密度進行積分可以求得對應(yīng)呼吸運動的生物電信號功率P2;
其中,在頻域下進行計算,為f(t)的功率頻譜密度,對功率頻譜密度進行積分得到生物電信號功率,如式(1)所示:
式中,角頻率ω0和ω1可由頻率計算得到,計算公式為ω=2πf;游泳運動時角頻率ω0=2πx0、ω1=2πx1,呼吸運動時角頻率ω0=2πx2、ω1=2πx3;
步驟(C),對所得的游泳運動和呼吸運動的生物電信號功率求和得到總功率PT,PT=P1+P2;
步驟(D),對所得實時效率P1/PT和P2/PT進行對比測量,當(dāng)或時,報警器發(fā)出信號警示,否則,跳轉(zhuǎn)到步驟(A)進行下一輪測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用魚類活動電位功率變化監(jiān)測水中有毒物質(zhì)的方法,其特征在于:所述游泳運動效率恒定比a,呼吸運動效率恒定比b的計算步驟為:
步驟(E),在國際標(biāo)準(zhǔn)的安全水質(zhì)情況下,對所測得的水中魚類的信號頻率f進行判斷:在f1∈[x0,x1]的情況下,對所測得的功率頻譜密度進行積分可以求得對應(yīng)游泳運動的生物電信號功率P1a,在f2∈[x2,x3]的情況下,對所測得的功率對應(yīng)的頻譜密度進行積分可以求得對應(yīng)呼吸運動的生物電信號功率P2b;
步驟(F),對所得的游泳運動和呼吸運動的生物電信號功率求和得到總功率PT',PT'=P1a+P2b;
步驟(G),計算:a=P1a/PT',b=P2b/PT'。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用魚類活動電位功率變化監(jiān)測水中有毒物質(zhì)的方法,其特征在于:所述魚類為斑馬魚或青鳉魚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用魚類活動電位功率變化監(jiān)測水中有毒物質(zhì)的方法,其特征在于:步驟(A)中所述游泳運動信號頻率f1范圍為[0,2Hz]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用魚類活動電位功率變化監(jiān)測水中有毒物質(zhì)的方法,其特征在于:步驟(A)中所述呼吸運動信號頻率f2范圍為[4Hz,10Hz]。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用魚類活動電位功率變化監(jiān)測水中有毒物質(zhì)的方法,其特征在于:步驟(A)中所述毒素報警值為20%。