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三种微纳光纤环形腔海水盐度传感器理论研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2015,(7)
盐度在研究海水水体密度、水质监测、海洋渔业等方面发挥着重要的作用,为发展一种新型的光学传感器来进行海水盐度的测量。从理论上设计3种温度不敏感的微纳光纤环形腔海水盐度传感器并进行了数值计算。利用有限元软件COMSOL计算了微纳光纤中传输的基模有效折射率,结合MATLAB对盐度传感器的特征参量进行数值研究。首先,研究了传感器的温度特性,得到了温度不敏感条件对应下的光纤半径。其次,研究了温度不敏感下传感器的灵敏度和探测极限。结果表明,在选择MgF2为镀膜材料的情况下,通过优化传感器参数,盐度灵敏度可达到0.02nm,盐度探测极限可达到0.18。本文结果可以为微纳光纤环形腔应用于海水盐度测量提供理论依据。 相似文献
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海水盐度是海洋水文测量的要素之一,测量海水盐度对海洋科学研究、海洋开发利用和军事国防都具有重要意义。海水电导率测量是进行盐度测量的重要手段,使用电导率传感器测量盐度,具有精确度高、速度快、计算海水密度可靠以及便于现场测量等优点,这种方法已成为海水盐度测量的主要手段。感应式电导率传感器是海洋调查和水文观测必不可少的仪器。文中论述了新型感应式电导率传感器的工作原理、设计方法和制作工艺,给出了传感器的测试方法以及目前达到的水平,最后对试验结果进行了分析说明,提出了需要进一步研究的问题。通过实验室测试,验证了上述设计,传感器工作正常、测量精度高、具有较高的可移植性,符合现场应用使用要求。 相似文献
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感应式温盐传感器基于电导率法测盐,可以实现现场测量与实时测量。测量盐度时需要首先计算海水温度、海水电导率和海水压力,表层感应式温盐传感器对压力量不予考虑,温度、电导率的精度却直接关系到盐度测量结果的准确度,因此使用传感器前必须进行温度和盐度的标定。分析了温盐传感器的工作原理,设计温度、电导率的标定校准步骤,包括回归曲线的选择和回归方程系数的计算,其中温度、电导率和温度补偿的标定回归曲线采用多项式形式,用实验室高精度盐度计和铂电阻温度仪测得5~7组数据,然后对多项式最小二乘法回归,电导率回归过程中由温度和盐度求电导率用到了二分法,最后论述了标定回归方程的误差范围。 相似文献
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《海洋技术学报》2001,20(2)
YZY4— 1型温、盐传感器采用高稳定性的热敏电阻测量水温 ,年稳定性为 0 .0 2 5℃ ) ,采用电磁感应式传感器测量电导率。该传感器耐污染 ,能长期在海水中工作。传感器内单片机根据新盐标公式计算出盐度值。传感器内还设有自动校准电路 ,每次测量时自动修正漂移 ,使传感器具有较好的时间稳定性。单片机进行数据采集、变换、处理 ,最后以 RS2 32 C(CMOS电平 )或 485形式输出。传感器具有互换性。壳体采用进口 ABS塑料 ,耐海水腐蚀。该传感器可应用于海洋水温和盐度的现场测量 ,如在浮标、海洋站和船上作为海洋表层调查和海水污染监测用 … 相似文献
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浮游有孔虫壳体氧同位素的古水温及古盐度意义--以东北印度洋260ka以来沉积记录为例 总被引：7，自引：0，他引：7
以东北印度洋的两支岩心为研究对象,由稳定同位素质谱仪获得浮游有孔虫壳体Globigerinoides ruber的δ^18O.研究表明,利用壳体δ^18o计算表层海水温度必须充分考虑盐度效应的影响,在近岸的边缘海,盐度影响甚至大于温度的影响。通过分析SSTMg/Ca与SSTδ^18O的关系以及海水背景值δ^18Ow与盐度的关系,计算出了东北印度洋260ka以来各时期较准确的海水盐度值。结果表明,冰期盐度高而间冰期盐度低,且冰期时南北盐度梯度明显小于间冰期是该区显著的盐度分布和变化特征,这是特定的地理位置受南亚季风带来的蒸发-降水-淡水输入等诸多因素控制的结果。 相似文献
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用自行设计安装的磁力浮沉子法密度装置测量溶液密度具有±3×10~(-3)kgm~(-3)的灵敏度,±3.5×10~(-3)kgm~(-3)的精密度。25℃时测定Nacl溶液的密度与Millero测量值平均偏差为2.6×10~(-3)kgm~(-3),求得NaCl的φ_v~0值为16.61(cm)~3mol~(-1)。 对12批中国标准海水及24个稀释中国标准海水的密度测量值(温度在15～25℃之间)与1980年国际海水状态方程计算值之间平均偏差为3.4×10~(-3)kgm~(-3)。实验结果表明中国标准海水及其稀释海水的密度与盐度及温度的关系遵从1980年国际海水状态方程。为中国标准海水作为溶液密度测量标准提供实验依据。 相似文献
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调研了近几年光纤传感器在海洋探测方面的研究进展,主要包括测量海水温度、压力、盐度、叶绿素、pH值和溶解氧的相关光纤传感器以及光纤水听器。简要介绍了光纤传感器的基本原理、结构及性能,同时跟踪了国内外相关的最新研究进展,并与传统的测量方法进行了比较,分析得出光纤传感器是对现有传统海洋探测器的重要补充,并在一些探测领域具有独特的优势。文章最后,探讨了光纤传感技术的未来发展趋势,认为在海洋温度、压力、叶绿素、水听器等领域可能会率先突破技术瓶颈并实现商用,同时提出了未来海洋光纤探测技术新的研究方向。 相似文献
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文章依据相关国家标准,结合海洋环境监测站的实际工作需求,针对环境自动观测系统的盐度传感器,提出新的现场校准方法,即直接比较法;根据不确定度来源,分别计算由测量重复性、盐度标准器、测量环境、测量人员和恒温水槽引入的不确定度分量并合成标准不确定度,据此计算扩展不确定度和合成标准不确定度的有效自由度,由此得出盐度传感器现场校准测量结果的不确定度为0.17。本研究提出的盐度传感器现场校准方法更契合海水盐度的变化规律,可实现盐度分量的量值溯源,具有准确度高和溯源途径清晰的特点;不确定度评定方法科学合理,且具有一定的推广价值。 相似文献
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XBT是可投弃式温深剖面测量仪的简称,用以测量海水不同深度的温度。为了研究XBT探头内部光纤传感器的合理布放位置,以尽可能减小温度与压力测量的误差,针对探头在水中的主要运动状态,运用CFX软件做瞬态温度响应模拟,包括阶跃温度响应和线性温度响应;然后对不同运动速度的XBT探头做稳态数值模拟,着重分析了其导流腔内水流速度与压力分布。模拟结果表明,线性响应引起的温度测量误差要小于阶跃响应,温度传感器宜放在导流腔中靠前的位置,同时导流腔后端存在水流静压为0的位置,适合压力传感器的布放。本文针对光纤XBT探头所做的流体仿真,为内部温度、压力传感器的布置提供了理论指导,对于同类传感器的设计也具有一定的参考价值。 相似文献
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利用2019年8月获得的长江口及其邻近海域表层海水pCO2的走航观测数据,结合温度、盐度、溶解氧等理化参数,初步探讨了该区域夏末表层海水pCO2的空间分布特点及控制因素。研究结果显示,整体上pCO2呈现近岸高而离岸低的特点,其中在长江冲淡水的中盐度区域出现了一个pCO2的极低值区。去除温度的影响,温度归一化后的pCO2与溶解氧饱和度具有良好的负相关关系,这表明生物过程是造成研究区域pCO2巨大空间差异的主要原因,其中高初级生产造成了中盐度区的强汇现象。同时河、海混合区断面的温度、盐度和溶解氧的分布显示水体层化致使垂直混合作用对pCO2的影响较小。整体而言,研究区域的海 气界面CO2通量为-2.0±5.2 mmol·m-2·d-1,表现为大气CO2的汇。随着环境的改变和人为活动的干扰(如长江径流量的减少),长江口及其邻近海域可能存在由大气CO2的汇转为源的风险,需要持续关注和研究。 相似文献
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在-2℃至35℃的整个海洋温度范围和0至42‰S盐度范围内测量准确已知盐度的海水样品电导率和同温度下标准海水电导率的比值R_(s.t.o)。盐度S<35‰的海水样品是由蒸馏水准确重量稀释标准海水制备的,快速蒸发标准海水制备高盐度海水样品继而重量稀释到已经确定的<35‰S范围。推导出了非常准确地表示1～42‰S和全部温度范围内的S与R_(s.t.o)关系式,即 S=f_1(R_(s.t.o)) f_2(R_(s.o,t.)t)=sum from n=0 to 5 a_1R~(a/2) △t/(1 k△t)sum from n=0 to 5 b_nR~(n/2)式中△t=t-15℃,R=R_(s.t.o),只有第一项f_1要求15℃。也确定了温度对标准海水电导率的影响,用t的四次方程非常准确地表示温度t时的电导率的比值的r_(tt)(C_(35.t.o)/C_(35.15.o)),即:(?)_t=sum from n=0 to 4 C_nt~n 这两个方程足以满足常压下所有盐度测量。 相似文献
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介绍了盐度对碱性高锰酸钾法CODMn测定值影响的研究。以BOD的标准物质——GGA试剂(葡萄糖+谷氨酸)作为海水COD的标准物质,目的是探寻BOD与COD的关系。用人工海水和标准物质配制成系列标准溶液。系列标准溶液实验结果表明:海水COD测定值与BOD是线性关系。实验结果还表明盐度对碱性高锰酸钾法CODMn测定值有很大影响,并且此影响与盐度不是线性关系,盐度影响的是测量灵敏度而不是本底。此外,还进行了碱性高锰酸钾法测定值零点的研究。结果表明,任何不含有机物的样品都可以作为CODMn零点。文中提出了绝对COD的概念,指出绝对COD小于0.2 mg/L的样品都可以认为是不含有机物的样品,都可以作为CODMn零点。 相似文献
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叶绿素浓度是衡量海洋浮游植物丰度的重要指标,快速准确地测定海水中的叶绿素含量,对于业务化监测和科学研究都具有重要的现实意义。基于活体荧光法的叶绿素传感器操作简便,可长期原位在线监测,能轻易获取大量实测数据,是当前海水叶绿素高精度测量手段的主要发展趋势。由于在海上应用时受到多种环境因素的影响,叶绿素传感器数据与实验室萃取法数值之间存在较大偏差。作者综述了科学界在浊度、光照、温度、盐度等海洋环境因素及藻类生理因素对叶绿素传感器测量的影响规律、影响机理和数据校正方法的研究进展,并对活体荧光法叶绿素传感器海上应用数据质量控制方法的研究思路进行了展望。 相似文献
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以营养盐自动分析仪为研究对象,研究海水氨氮测量过程中海水盐度效应的特点,并在此基础上研究降低盐度效应的方法。采用营养盐自动分析仪测量不同盐度标准溶液,标准曲线线性度都能达到0.999 0以上,说明海水盐度对分析仪标准曲线线性度基本没有影响;随海水盐度增加,标准曲线斜率呈增加趋势。通过对比15条不同盐度标准曲线测量准确性,确定在海水盐度已知情况下选取与被测海水盐度最为相近的人工海水定标能够最大程度降低盐度效应;在海水盐度未知或海水盐度变化较大情况下,以盐度15的人工海水定标,能够最大程度降低盐度效应对氨氮测量结果的影响。 相似文献
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CTD是测量海水温度、电导率和压力的仪器,在海洋科学考察、海洋资源调查开发、海洋环境监测预报和海洋军事研究中应用广泛。SZC15-4型多参数CTD是国产SZC15系列CTD最新型号,用于测量海水的温度、电导率、深度和叶绿素浓度,适用于近岸海洋调查。文中介绍了SZC15-4型多参数CTD剖面仪的性能、工作原理、系统组成和工作流程。并通过海上试验,与SBE19CTD在相同环境条件、相同采样速率下作比测,通过对实验数据做相关运算得出SZC15-4型CTD与SBE19在温度、盐度相关性优于0.999 9,表明两种仪器具有很高的相关特性。 相似文献
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用磁力浮沉子法溶液密度测量装置,在15—25℃之间的三个温度下测定了黄河口渤海湾36个站位海水样品(于1989年7月和1990年7月采集)的密度,发现所有实验测定值与根据其盐度和温度由1980年国际海水状态方程的计算值比较,均有明显的正偏差,此正偏差随海水盐度降低而增大。在黄河口渤海湾海水样品全部盐度范围内,已发现其海水密度正偏差与海水[Ca~(2+)]/s,[Mg~(2+)]/s,[SO_4~(2-)]/s之间呈指数曲线相关,而与碱度之间呈S形曲线相关,但在盐度25.72—31.57范围内都可近似看作直线相关。黄河口渤海湾海水的高碱度、高[Ca~(2+)]/s为其特征,这也是其密度正偏差的主要影响因素。本文还给出了计算黄河口及渤海湾海水密度的公式。 相似文献