本發(fā)明涉及海水鹽度測(cè)試，具體涉及一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、海水鹽度是研究海水性質(zhì)的最重要參數(shù)之一，其分布變化影響和制約其他水文、化學(xué)、生物等要素分布和變化，海水運(yùn)動(dòng)、劃分水團(tuán)、確定聲速等研究都與鹽度分布和變化規(guī)律緊密相關(guān)。

2、海水鹽度的定義就是1kg海水中溶解鹽的重量，由于其成分復(fù)雜多變且各海域分布不同，對(duì)其精確定義及測(cè)量先后經(jīng)歷了蒸發(fā)稱(chēng)重、氯度滴定法、基于電導(dǎo)率測(cè)量的1978國(guó)際實(shí)用鹽標(biāo)pss78和海水熱力學(xué)方程1980(eos-80)的漫長(zhǎng)過(guò)程。考慮到實(shí)用鹽標(biāo)定義的實(shí)用鹽度使用了海水組成恒定性原則、忽略了海水中的中性物質(zhì)并且不適用于高溫、高鹽等極端情況下的海水。新的海水熱力學(xué)方程teos-10提出了絕對(duì)鹽度的定義，該定義能更加真實(shí)和準(zhǔn)確地描述海水的屬性，方便直接溯源。

3、teos-10推薦了多種絕對(duì)鹽度測(cè)量方法。其中，振動(dòng)管密度計(jì)、比重計(jì)或靜水壓稱(chēng)重法不能在現(xiàn)場(chǎng)使用；電導(dǎo)率法需要先測(cè)量實(shí)用鹽度，再基于參考鹽度進(jìn)行換算，精度高但原位實(shí)時(shí)應(yīng)用能力較差；折射率法測(cè)鹽度方案可適用于海水原位測(cè)量。且折射率法測(cè)鹽度具有對(duì)介質(zhì)的所有成分都敏感的優(yōu)點(diǎn)，可以在已知溫度、壓力以及波長(zhǎng)的情況下，將折射率與絕對(duì)鹽度進(jìn)行對(duì)應(yīng)，測(cè)量結(jié)果能達(dá)到電導(dǎo)率測(cè)鹽度的一級(jí)指標(biāo)精度。

4、但是目前，在折射率法原位測(cè)量鹽度方法中，現(xiàn)有技術(shù)僅通過(guò)傳統(tǒng)傳感器獲取數(shù)據(jù)來(lái)建立可見(jiàn)光波段的對(duì)應(yīng)方程，該方法不僅無(wú)法快速獲取參數(shù)，而且由于不同波長(zhǎng)引起色散產(chǎn)生誤差也無(wú)法應(yīng)用在c+l波段。因此亟需對(duì)c+l波段的全參量多狀態(tài)的海水標(biāo)定，以此完善寬波段、溫度與壓力范圍的折射率與鹽度對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)海水測(cè)量的絕對(duì)鹽度精確換算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）要解決的技術(shù)問(wèn)題

2、針對(duì)上述不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)與方法。

3、（二）技術(shù)方案

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，包括樣品存儲(chǔ)模塊、探頭模塊、狀態(tài)控制模塊與解調(diào)存儲(chǔ)模塊，其中；樣品存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)海水樣品測(cè)試過(guò)程中不同鹽度的海水樣品；狀態(tài)控制模塊，用于控制樣品存儲(chǔ)模塊的溫度變化與壓力變化；探頭模塊，用于測(cè)量狀態(tài)控制模塊的溫度數(shù)據(jù)并獲取樣品存儲(chǔ)模塊的光譜波長(zhǎng)數(shù)據(jù)；解調(diào)存儲(chǔ)模塊，用于解調(diào)并存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)、光譜波長(zhǎng)數(shù)據(jù)、樣品存儲(chǔ)模塊的壓力數(shù)據(jù)與海水樣品的絕對(duì)鹽度數(shù)據(jù)。

5、上述方案中，樣品存儲(chǔ)模塊包括第一存儲(chǔ)單元，其中；第一存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)不同鹽度的海水樣品并承載不同壓力變化；以及第一存儲(chǔ)單元的一端通過(guò)壓力軟管與狀態(tài)控制模塊相連，第一存儲(chǔ)單元的另一端通過(guò)光纜與探頭模塊相連。

6、上述方案中，狀態(tài)控制模塊包括第一狀態(tài)控制單元與第二狀態(tài)控制單元，其中；第一狀態(tài)控制單元溫度在海水樣品測(cè)試過(guò)程中能夠自動(dòng)調(diào)控，以及第一狀態(tài)控制單元用于控制樣品存儲(chǔ)模塊的溫度變化；第二狀態(tài)控制單元用于根據(jù)解調(diào)存儲(chǔ)模塊讀取的壓力數(shù)據(jù)以控制樣品存儲(chǔ)模塊的壓力變化。

7、上述方案中，探頭模塊包括溫度探頭單元與光探頭單元，其中；溫度探頭單元設(shè)于第一狀態(tài)控制單元內(nèi)并靠近第一存儲(chǔ)單元的一側(cè)，溫度探頭單元用于實(shí)時(shí)測(cè)量第一狀態(tài)控制單元的溫度變化；光探頭單元設(shè)于第一存儲(chǔ)單元內(nèi)，用于實(shí)時(shí)獲取第一存儲(chǔ)單元內(nèi)的光譜波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。

8、上述方案中，解調(diào)存儲(chǔ)模塊包括第一解調(diào)存儲(chǔ)單元、第二解調(diào)存儲(chǔ)單元、第三解調(diào)存儲(chǔ)單元與第四解調(diào)存儲(chǔ)單元，其中；第一解調(diào)存儲(chǔ)單元用于實(shí)時(shí)解調(diào)溫度探頭單元的溫度數(shù)據(jù)并傳輸于第四解調(diào)存儲(chǔ)單元；第二解調(diào)存儲(chǔ)單元用于實(shí)時(shí)解調(diào)光探頭單元的光譜波長(zhǎng)數(shù)據(jù)并傳輸于第四解調(diào)存儲(chǔ)單元；第三解調(diào)存儲(chǔ)單元用于實(shí)時(shí)讀取第一存儲(chǔ)單元的壓力數(shù)據(jù)并傳輸于第四解調(diào)存儲(chǔ)單元；第四解調(diào)存儲(chǔ)單元用于解調(diào)并存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)、光譜波長(zhǎng)數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)與海水樣品的絕對(duì)鹽度數(shù)據(jù)。

9、上述方案中，第一存儲(chǔ)單元為密封式壓力罐，密封式壓力罐為可拆卸密封結(jié)構(gòu)。

10、上述方案中，第二狀態(tài)控制單元為活塞式高壓壓力臺(tái)，在海水樣品測(cè)試過(guò)程中，活塞式高壓壓力臺(tái)與密封式壓力罐之間采用壓力延長(zhǎng)管相連以實(shí)時(shí)微調(diào)保證測(cè)量過(guò)程壓力恒定。

11、本方面第二方面提供了一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定方法，應(yīng)用上述海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，包括：s1，采用重量稀釋法配置并按照鹽度序列將不同鹽度si的海水樣品加入第一存儲(chǔ)單元內(nèi)，其中初始i的數(shù)值為0；s2，通過(guò)第二狀態(tài)控制單元按照壓力序列設(shè)置壓力值pj，并將第一存儲(chǔ)單元內(nèi)保壓至pj，其中初始j的數(shù)值為0；s3，通過(guò)第一狀態(tài)控制單元設(shè)置按照溫度序列設(shè)置溫度值tk，并將第一存儲(chǔ)單元內(nèi)保溫至tk，其中初始k的數(shù)值為0；s4，確認(rèn)第一存儲(chǔ)單元的溫度與壓力恒定的條件下，記錄當(dāng)前的鹽度值si、壓力值pj、溫度值tk、解調(diào)出的光譜波長(zhǎng)值以及對(duì)應(yīng)的當(dāng)前海水折射率nijk；s5，判斷溫度序列是否測(cè)試完畢，在測(cè)試完畢的條件下，令k值為0并進(jìn)入步驟s6，在未測(cè)試完畢的條件下，則令值+1，并返回至步驟s3；s6，判斷壓力序列是否測(cè)試完畢，在測(cè)試完畢的條件下，令j值為0并進(jìn)入步驟s7，在未測(cè)試完畢的條件下，則令j值+1，并返回至步驟s2；s7，判斷鹽度序列是否測(cè)試完畢，在測(cè)試完畢的條件下，令i值為0并完成測(cè)試，在未測(cè)試完畢的條件下，則令i值+1，并返回至步驟s1；s8，分別獲取每一鹽度海水樣品的溫度、壓力、光譜波長(zhǎng)與折射率。

12、上述方案中，還包括：基于多個(gè)不同鹽度海水樣品的溫度、壓力、光譜波長(zhǎng)與折射率，根據(jù)多維矩陣與最小二乘法建立計(jì)算模型；根據(jù)計(jì)算模型，計(jì)算出待測(cè)海水樣品的絕對(duì)鹽度。

13、（三）有益效果

14、本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

15、（1）提供了在c+l波段及寬溫度、壓力范圍狀態(tài)下的折射率與鹽度的測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了已有的海水折射率與鹽度對(duì)應(yīng)關(guān)系通常缺少壓力參量的問(wèn)題，擴(kuò)大了溫度、波長(zhǎng)等參量的涵蓋范圍。

16、（2）該測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)利用光纖傳感技術(shù)，具備本征絕緣、免電磁干擾、長(zhǎng)距離傳輸微弱信號(hào)能力強(qiáng)、容易組網(wǎng)復(fù)用，可以實(shí)時(shí)快速獲取數(shù)據(jù)。

17、（3）該測(cè)試標(biāo)定方法通過(guò)應(yīng)該測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)遍歷測(cè)試標(biāo)定不同溫度、壓力、鹽度海水樣品在不同波長(zhǎng)下的折射率數(shù)據(jù)并建立計(jì)算模型，從而可在海水絕對(duì)鹽度原位測(cè)量中可基于海水原位環(huán)境更為高精度的將折射率換算成原位絕對(duì)鹽度數(shù)據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括樣品存儲(chǔ)模塊、探頭模塊、狀態(tài)控制模塊與解調(diào)存儲(chǔ)模塊，其中；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品存儲(chǔ)模塊包括第一存儲(chǔ)單元，其中；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)控制模塊包括第一狀態(tài)控制單元與第二狀態(tài)控制單元，其中；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述探頭模塊包括溫度探頭單元與光探頭單元，其中；

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述解調(diào)存儲(chǔ)模塊包括第一解調(diào)存儲(chǔ)單元、第二解調(diào)存儲(chǔ)單元、第三解調(diào)存儲(chǔ)單元與第四解調(diào)存儲(chǔ)單元，其中；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述第一存儲(chǔ)單元為密封式壓力罐，所述密封式壓力罐為可拆卸密封結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要3或6所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述第二狀態(tài)控制單元為活塞式高壓壓力臺(tái)，在海水樣品測(cè)試過(guò)程中，所述活塞式高壓壓力臺(tái)與密封式壓力罐之間采用壓力延長(zhǎng)管相連以實(shí)時(shí)微調(diào)保證測(cè)量過(guò)程壓力恒定。

8.一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定方法，應(yīng)用如權(quán)利要求1~?7所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的海水樣品測(cè)試標(biāo)定方法，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)，包括樣品存儲(chǔ)模塊、探頭模塊、狀態(tài)控制模塊與解調(diào)存儲(chǔ)模塊，其中；樣品存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)海水樣品測(cè)試過(guò)程中不同鹽度的海水樣品；狀態(tài)控制模塊，用于控制樣品存儲(chǔ)模塊的溫度變化與壓力變化；探頭模塊，用于測(cè)量狀態(tài)控制模塊的溫度數(shù)據(jù)并獲取樣品存儲(chǔ)模塊的光譜波長(zhǎng)數(shù)據(jù)；解調(diào)存儲(chǔ)模塊，用于解調(diào)并存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)、光譜波長(zhǎng)數(shù)據(jù)、樣品存儲(chǔ)模塊的壓力數(shù)據(jù)與海水樣品的絕對(duì)鹽度數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供了一種海水樣品測(cè)試標(biāo)定方法。

技術(shù)研發(fā)人員：王永杰,李高超,李珂,施安存,李芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9