基于拉曼散射的海水盐度测量技术研究
[Abstract]:Seawater salinity is an important parameter in ocean monitoring. It is of great significance to meteorological forecast, fishery and other fields of production and life, as well as military and national defense and other heavy industrial fields. The detection of seawater salinity is the basis of comprehensive and deep understanding and application of marine environment. Non-contact remote sensing technique of seawater salinity based on blue-green laser scattering has been paid more and more attention to because of its advantages of perfect structure, simple operation, stable performance and so on. In order to further develop and improve the salinity measurement technology and realize the low cost and integration of seawater salinity measurement system, this paper puts forward the research topic of sea water salinity measurement technology based on Raman scattering. Based on laser Raman spectroscopy, a laser Raman scattering seawater salinity remote sensing system was established, and the system was optimized and improved, and the performance of the system was analyzed. After that, the accuracy and stability of the system are verified by a large number of indoor solutions and sea water sampling experiments, which provide research support for the development of real-time telemetry technology of seawater salinity. Firstly, the data processing methods of seawater salinity based on various Raman spectra are analyzed and compared. The program corresponding to different methods is written by MATLAB software, and then the Raman spectrum data of 30 different concentrations of NaCl solution are processed by the program. Finally, the experimental results obtained by various Raman spectrum characteristic data processing methods are compared. The logarithmic area ratio method and the Raman differential ratio method, which are relatively stable and accurate, are selected as the data processing methods for the later Raman scattering salt measurement system. Secondly, aiming at the real-time telemetry of seawater salinity, the 532nm solid-state laser, Cassegrain telescope, Monochromator, image intensifier and CCD are used to design and build a Raman scattering seawater salinity measurement system based on 532nm laser, which has low cost. The characteristics of pragmatism. Two kinds of LabVIEW software operating systems based on logarithmic area ratio method or Raman differential ratio method are developed to realize the real-time measurement of seawater salinity. The software system also improves the resolution ability and the signal noise contrast of Raman spectrum signal by space-time accumulation algorithm. The performance of the two Raman scattering seawater salinity measurement systems, logarithmic area ratio method and Raman differential ratio method, are investigated respectively. Finally, the Raman scattering spectra of different salinity water were measured in laboratory, and the linear relationship between the logarithmic area ratio and Raman difference ratio was established. The linear relation is used to measure the unknown salinity solution in real time and continuous measurement. Through a large number of indoor solution and sea water sampling experiments, it is further confirmed that the system has relatively high salinity measurement accuracy and has a certain system stability during long working hours.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O657.37;P714.1
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,本文编号:2293034
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