紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測量系統(tǒng)設計與研究.pdf

1、硝酸鹽是一項重要的營養(yǎng)物質，是海洋調查必測的項目之一。傳統(tǒng)上采用化學分析方法對海水硝酸鹽進行測量，測量過程需要化學試劑參與，維護頻率較大，且存在二次污染。紫外吸收光譜法測量海水硝酸鹽不需化學試劑參與，測量速度快，無二次污染。
　　本論文構建了紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測量系統(tǒng)，并對測量模型及干擾因素進行了研究，實現(xiàn)海水硝酸鹽的快速測量，為研制硝酸鹽光學原位傳感器奠定基礎。
　　本論文主要研究內容總結如下：
　?。?）研究

2、紫外吸收光譜數(shù)據(jù)的現(xiàn)場穩(wěn)定獲取方法，開展紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測量系統(tǒng)設計工作。分析關鍵部件特性和功能，確定紫外光源、微型光譜儀、光纖、測量樣品室、開發(fā)板等部件；對微型光譜儀進行二次開發(fā)，利用光譜儀接口函數(shù)編寫了PC機和嵌入式硝酸鹽測量軟件，軟件實現(xiàn)了光譜預處理、吸光度數(shù)據(jù)采集存儲和硝酸鹽濃度測量等功能，建立了紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測量系統(tǒng)，實現(xiàn)海水硝酸鹽快速測量。
　?。?）研究紫外吸收光譜與硝酸鹽濃度關系模型。根據(jù)海水化學

3、組成和硝酸鹽紫外波段干擾物質，配制硝酸鹽混合樣品溶液，利用海水硝酸鹽測量系統(tǒng)獲取吸收光譜數(shù)據(jù)，基于偏最小二乘法建立了紫外吸收光譜海水硝酸鹽反演模型；并以預測集標準差和相關系數(shù)等為衡量指標，研究了不同光譜預處理方法對模型性能的影響，結果表明，經SG卷積平滑后模型預測集標準差為74.12，優(yōu)于原光譜建立模型預測集標準差為158.44，模型測量性能得到提高。
　?。?）利用紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測量系統(tǒng)，研究海水硝酸鹽紫外吸收光譜曲線

4、特性。硝酸鹽吸收波峰較寬，從200nm到210nm吸光度逐漸增大，在210nm吸光度達到最大，之后吸光度逐漸減小，當波長達到240nm時，吸光度基本接近于零。
　?。?）研究了210nm-240nm濁度與吸光度的關系模型，并對關系模型進行了實驗驗證。結果表明，紫外吸收光譜法對含有濁度溶液進行硝酸鹽濃度測量時，測量結果與真實值會有較大誤差。經模型校正后，吸光度預測值與實測值最大相對誤差為6.7％，硝酸鹽測量濃度預測值與實測值最大相對