原位叶绿素检测对环境监测、高品质藻种培养具有重要意义。荧光检测是分析叶绿素含量的有效手段。针对现有原位荧光计的测量精度和稳定性易受环境变化影响、高浓度检测时的荧光内滤效应问题,重点研究了单激发-双接收光纤荧光检测原理,构建了双接收光纤接收荧光强度比与溶液浓度的关系模型,设计了基于该原理、模型的叶绿素原位传感器,对叶绿素原位监测,特别是浓度较大、荧光内滤效应影响测量精度的情况下,测量效果较好,为高浓度荧光物质检测研究提供了一个解决思路。(1)针对传统单激发-单接收荧光检测中要求单色平行光束及测量溶液吸收系数不超过0.05等苛刻测量条件,提出了一种单激发-双接收的荧光浓度测量方法。在对荧光检测原理进行全面研究及对以朗伯比尔定律为基础的荧光检测模型和适用条件分析的基础上,提出了一种单激发光激发,在两个不同位置同时收集荧光强度的溶液浓度测量方法,构建了两路收集荧光强度比的对数与溶液浓度间的理论关系模型。(2)针对上述理想模型适用条件限制及光纤探头加工困难问题,考虑到实际光纤参数,利用蒙特卡洛光子包传输模拟了双接收光纤均平行于激发光纤探头结构,且光纤间距不同的三平行光纤(单激发-双平行接收光纤)荧光产生和接收,确认了单激发-双接收理论模型的可行性,建立了双接收荧光强度比的对数与溶液浓度间的线性关系模型。(3)针对三平行光纤结构荧光效率不高的问题,构建了单激发-双(平行、倾斜)接收光纤荧光检测模型,提高了荧光收集效率,探索了不同光纤参数对测量结果的影响,利用数值分析计算,优化了单激发-双接收光纤荧光探头结构。荧光物质伊红Y水溶液、荧光素乙醇溶液和硫酸奎宁0.5M硫酸溶液的浓度测量实验结果表明,设计的荧光探头具有宽的动态测量范围,是传统单接收光纤线性测量范围的6倍,修正了高浓度荧光物质测量时出现的荧光内滤效应现象,同时验证了双接收荧光强度比的测量结果,可减小激发光功率和温度变化对溶液浓度测量的影响,提高测量稳定性、可靠性。(4)研发了基于单激发-双接收光纤荧光探头的原位叶绿素荧光传感器,采用470 nm LED作为激发光源,带前置放大的硅光电二极管OPT301作为荧光探测器,设计了双路荧光信号相敏放大、信号调理等电路,并完成了微处理器的软硬件设计。(5)对设计的叶绿素荧光传感器进行了性能测试和验证,包括萃取叶绿素实验,活体小球藻实验和微藻在光生物反应器中生长实验。“萃取叶绿素实验”结果表明传感器的线性度、精度、重复性等较好的性能指标;“活体小球藻实验”结果表明活体叶绿素检测能力,在10-200μg/L范围内,测量精度与Turner叶绿素传感器相当,而自制叶绿素传感器测量浓度可达15mg/L,这一浓度足够满足环境监测及微藻培养的叶绿素浓度监测范围。实验还验证了温度、光照、气泡、浊度等对测量值的影响,并给出了相应测量建议。