海水溫度、鹽度是研究海水物理特性和化學(xué)特性的基本參數(shù),在水產(chǎn)養(yǎng)殖、環(huán)境安全、氣象預(yù)報等領(lǐng)域均有重要意義,高效、準確的溫度、鹽度測量方法是我國新時代海洋發(fā)展戰(zhàn)略的重要保障之一。532nm激光的水下衰減系數(shù)較小,基于該波長的非接觸式拉曼散射海水溫鹽測量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大面積、高精度的高速海水溫度鹽度測量,同時具有操作簡單,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點,因而成為近年來研究熱點。后向散射是水下探測的主要干擾因素之一,影響了檢測精度及探測深度的進一步提高。距離選通是抑制海水后向散射的主要手段之一,同時是實現(xiàn)對不同深度的水溫鹽測量的必要方法,基于距離選通的水下拉曼探測系統(tǒng)將有效提高海水溫度鹽度探測能力。本文研究了拉曼光譜測量溫度鹽度的基本原理,分析了光譜特征與水體溫度鹽度的建模方法,理論研究了溫度鹽度對水體拉曼光譜特征值的影響,歸納了拉曼光譜的數(shù)據(jù)處理方法,為海水溫度鹽度的探測提供了良好的理論基礎(chǔ)。設(shè)計并搭建了基于距離選通的水下溫鹽測量系統(tǒng),編寫了基于LabVIEW軟件平臺的拉曼光譜實時采集、數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)。應(yīng)用時空累加算法、噪聲處理、歸一化處理、位移校準和激光衰減校準等光譜處理方法,有效提高了探測系統(tǒng)的靈敏度... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-3雙峰擬合法相對峰高/峰寬比與水溫的關(guān)系

性關(guān)系圖 1-3 雙峰擬合法相對峰高/峰寬比與水溫的關(guān)系[35]2000 年，K. Furic 等學(xué)者在測量 NaCL 溶液濃度的過程中，將拉曼差異譜法于其中，取得了良好的測量效果[36]，這種方法此前主要是應(yīng)用于有機物濃度量。該方法主要是通過對比 NaCl 溶液和水溶液光譜的半高寬值，將處理得到0/d = I I與 NaCl 濃度進行擬合，實驗結(jié)果如圖 1-4 所示，實驗結(jié)果呈現(xiàn)出良好性關(guān)系。

移量的作用高于低價陽離子，對于陽離子相同而陰離子不同的溶液，其曼位移的程度也不相同，陰離子對拉曼位移的影響力由大到小排序如下Cl-≈SO42->HCO3->CO32-≈NO3- [40]。2011 年，Dolenko 等提取了不同水樣的拉曼光譜形狀，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)究，提出了海水溫鹽度相互反演的方法，實驗結(jié)果的測溫精度為 0.8℃，為 1.1psu[41]。2014 年，麥考瑞大學(xué)的學(xué)者們通過對雙色比和偏振度比的分光譜數(shù)據(jù)得到了樣品的溫度[42]。2015 年韓國 Oh 等利用 2×3cm 測量池分，并得到其拉曼光譜[43]。該系統(tǒng)使用 532nm 激光光源，采用德國 spectr，ICCD 采用低溫型 ICCD。經(jīng)過大量的實驗分析，測得溫度標準差在±。2017 年，麥考瑞大學(xué)的學(xué)者再次進行了深入研究，他們通過采集悉尼港樣并獲得了其拉曼光譜，對其與溫度和鹽度之間的關(guān)系進行了綜合研究時構(gòu)建的三通道光學(xué)系統(tǒng)同步測得溫度與鹽度，通過實驗證明了利用拉算海水溫度鹽度的可能性。溫度和鹽度測定結(jié)果的均方根誤差值分別始℃和±0.6psu 以下，實驗系統(tǒng)如圖 1-6 所示[44]。

【參考文獻】：
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碩士論文
[1]基于拉曼散射的海水鹽度測量技術(shù)研究[D]. 張雪娟.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]強弱氫鍵對水拉曼散射的影響[D]. 李天宇.吉林大學(xué) 2017
[3]微尺度下水的溫度場測量實驗研究[D]. 徐振華.華東理工大學(xué) 2011
[4]海水陰離子的激光拉曼光譜實驗研究[D]. 滕達.中國海洋大學(xué) 2008



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