[发明专利]一种光谱法海水硝酸盐浓度检测方法

权利要求书

1.一种光谱法海水硝酸盐浓度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)利用紫外分光光度法测得海水光谱，计算吸光度获得海水的紫外吸收光谱；

2)对海水紫外吸收光谱进行平滑预处理；

3)依次对吸收光谱进行海水氯离子、溴离子以及浊度干扰扣除；

4)利用平滑预处理及干扰扣除后的吸收光谱，建立偏最小二乘模型，并优化建模波段的选取，获得海水硝酸盐浓度偏最小二乘法最终计算模型，再利用最终计算模型进行海水硝酸盐浓度的计算；

步骤3)中依次对吸收光谱进行海水氯离子、溴离子以及浊度干扰扣除，包括对自然海水的模拟以及对阴离子吸收光谱进行分析，利用海水的紫外吸收光谱减去标准氯离子、溴离子的吸光度曲线，去除海水中硝酸盐浓度测量过程中主要干扰离子的影响；

步骤3)还包括：利用浊度标准溶液，建立浊度反演模型以及浊度吸收光谱拟合模型，根据浊度反演模型对去除离子干扰后的吸收光谱进行浊度反演，并将浊度反演值代入浊度吸收光谱拟合模型，获得硝酸盐浓度测量波段的浊度拟合吸收光谱，利用去除离子干扰后的吸收光谱减去拟合浊度吸收光谱，去除海水硝酸盐浓度测量过程中浊度的影响；

步骤4)中建立偏最小二乘模型为：迭代进行对各个波段的吸光度值进行主成分提取、建立主成分与吸光度和硝酸盐浓度之间的关系，直至提取的主成分数目达到要求，推导硝酸盐浓度与吸光度值之间的回归表达式：C＝AEr^T+C^*；

式中，C为浓度，A为吸光度值，E为得分矩阵，r为载荷矩阵，C*为残差矩阵；

步骤4)中还包括：利用间隔偏最小二乘法初步优化波段的选取，利用穷举法进一步优化波段的选取，完成最终模型的建立；

步骤(4)中主成分数目的确定方法由交叉有效性Q_k²确定，当Q_k²0.0975时，提取k个主成分可以使模型精度最佳且噪声含量较低，停止增加主成分数目，否则继续进行迭代提取下一个主成分建立模型；

当主成分数目为k时，依次针对不同的离子，使用除第i个样本建立模型并用第i个样本迭代进行预测误差的计算，并将误差进行求和，得预测误差平方和式中C_act为样品实际浓度值，C_pre为样品浓度模型预测值；i＝1,2,...n；

主成分数目为k时，利用全部样品建立模型，依次对不同的样品i计算误差并进行求和，得误差平方和

Q_k²的计算公式为：

2.根据权利要求1所述的光谱法海水硝酸盐浓度检测方法，其特征在于：步骤2)中对海水吸收光谱进行平滑预处理，包括对计算得到的吸收光谱进行SG卷积平滑预处理，采用宽度为5的滤波窗口，采用二次多项式对滤波窗口内的数据进行拟合。