[发明专利]一种海水盐度的测量方法

说明书

一种海水盐度的测量方法，所述方法利用窄带光源、光纤F‑P折射率传感器、光纤Bragg光栅温度传感器、数据采集卡和控制单元搭建测量系统，窄带光源输出的光信号由第一光耦合器分成参考光和传感光，参考光依次经F‑P标准具和光电检测器送入数据采集卡，传感光由第二耦合器分为两路后分别入射到折射率传感器和光栅温度传感器，反射回的光经光电检测器送入数据采集卡，控制单元通过对两路反射光谱进行分析，得到被测海水的盐度值。本发明利用光纤传感器搭建测量系统，系统体积小、精度高，而且能够在恶劣环境条件下可靠运行，从而实现了复杂多变海洋环境中海水盐度的长期实时监测。此外，测量系统还具有结构简单，成本低廉，操作方便等优点。

技术领域

本发明涉及一种利用光纤F-P折射率传感器测量海水盐度的在线检测方法，属于测量技术领域。

背景技术

盐度是海水的重要特性，是研究海水物理、化学性质及其有关过程的重要参数。海水盐度的实时在线检测，在海洋环境保护与生态治理、海洋科学、海洋工程和军事国防等领域有重要意义。近年来，关于海水盐度的检测技术得到了广泛重视。现有的海水盐度测量方法有电导率法、微波空间遥感法、表面等离子体共振法、布里渊散射法、拉曼光谱法等。电导率法稳定性和分辨率高，可现场连续检测，但电极极易损坏、易受水质污染和电磁干扰，影响测量的精度；微波遥感技术利用微波辐射计测量海水的亮度温度，通过反演得到海水盐度。该方法适用于海水盐度的大面积测量，具有全天候的优点，但由于微波穿透能力弱，该方法仅限于海水表面的盐度反演，测量精度不高。表面等离子体共振法、布里渊散射法、拉曼光谱法等测量方式所用仪器结构复杂，体积庞大，很难用于海水盐度的现场实时检测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种海水盐度的测量方法，以实现复杂多变海洋环境中海水盐度的长期实时监测。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种海水盐度的测量方法，所述方法利用波长值可调的窄带光源、光纤F-P折射率传感器、光纤Bragg光栅温度传感器、数据采集卡和控制单元搭建测量系统，窄带光源输出的光信号由第一光耦合器分成参考光和传感光，参考光依次经F-P标准具和光电检测器送入数据采集卡，传感光由第二耦合器分为两路后分别入射到折射率传感器和光栅温度传感器，反射回的光经光电检测器送入数据采集卡，控制单元通过对数据采集卡采集的两路反射光谱进行分析，得到被测海水的盐度值。

具体测量步骤如下：

a.首先按照上述要求搭建测量系统；

b.对测量系统的温度测量特性进行标定：将光纤Bragg光栅温度传感器放入到恒温槽中，同时在恒温槽中放入标准的温度测量设备，记录温度传感器的反射波长及恒温槽中标准温度测量设备的温度测量值，反复多次测量，建立标定数据表；利用多项式拟合的方法，获得温度传感器的反射波长与温度的关系；

c.对测量系统在不同温度下的盐度特性进行标定：根据海水中各种成分的百分比，在特定温度下，配置不同盐度值的标准盐度溶液，利用光纤F-P折射率传感器对不同盐度值的溶液进行测量，记录其反射光信号对比度R_atio，反复采集多组数据，建立数据表，改变温度值，重复测量过程，建立不同温度下、不同盐度时折射率传感器反射光信号对比度R_atio数据表；

d.将光纤F-P折射率传感器和光纤Bragg光栅温度传感器放入待测海水中，利用数据采集卡采集两传感器的反射光信号，控制单元对反射光信号进行分析，获得折射率传感器反射光信号对比度R_atio及温度传感器的反射波长；

e.根据温度传感器的反射波长与温度的关系得到海水温度，然后通过查阅不同温度下、不同盐度时折射率传感器反射光信号对比度R_atio数据表，得到被测海水的盐度值。