紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、硝酸鹽是一項(xiàng)重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是海洋調(diào)查必測(cè)的項(xiàng)目之一。傳統(tǒng)上采用化學(xué)分析方法對(duì)海水硝酸鹽進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過程需要化學(xué)試劑參與，維護(hù)頻率較大，且存在二次污染。紫外吸收光譜法測(cè)量海水硝酸鹽不需化學(xué)試劑參與，測(cè)量速度快，無二次污染。
　　本論文構(gòu)建了紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測(cè)量系統(tǒng)，并對(duì)測(cè)量模型及干擾因素進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)海水硝酸鹽的快速測(cè)量，為研制硝酸鹽光學(xué)原位傳感器奠定基礎(chǔ)。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下：
　　（1）研究

2、紫外吸收光譜數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定獲取方法，開展紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。分析關(guān)鍵部件特性和功能，確定紫外光源、微型光譜儀、光纖、測(cè)量樣品室、開發(fā)板等部件；對(duì)微型光譜儀進(jìn)行二次開發(fā)，利用光譜儀接口函數(shù)編寫了PC機(jī)和嵌入式硝酸鹽測(cè)量軟件，軟件實(shí)現(xiàn)了光譜預(yù)處理、吸光度數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)和硝酸鹽濃度測(cè)量等功能，建立了紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海水硝酸鹽快速測(cè)量。
　?。?）研究紫外吸收光譜與硝酸鹽濃度關(guān)系模型。根據(jù)海水化學(xué)

3、組成和硝酸鹽紫外波段干擾物質(zhì)，配制硝酸鹽混合樣品溶液，利用海水硝酸鹽測(cè)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(yù)測(cè)集標(biāo)準(zhǔn)差和相關(guān)系數(shù)等為衡量指標(biāo)，研究了不同光譜預(yù)處理方法對(duì)模型性能的影響，結(jié)果表明，經(jīng)SG卷積平滑后模型預(yù)測(cè)集標(biāo)準(zhǔn)差為74.12，優(yōu)于原光譜建立模型預(yù)測(cè)集標(biāo)準(zhǔn)差為158.44，模型測(cè)量性能得到提高。
　?。?）利用紫外吸收光譜法海水硝酸鹽測(cè)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(dá)到最大，之后吸光度逐漸減小，當(dāng)波長(zhǎng)達(dá)到240nm時(shí)，吸光度基本接近于零。
　　（4）研究了210nm-240nm濁度與吸光度的關(guān)系模型，并對(duì)關(guān)系模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，紫外吸收光譜法對(duì)含有濁度溶液進(jìn)行硝酸鹽濃度測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值會(huì)有較大誤差。經(jīng)模型校正后，吸光度預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值最大相對(duì)誤差為6.7％，硝酸鹽測(cè)量濃度預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值最大相對(duì)