海水吸光度测量系统的搭建及误差来源分析

作     者：穆壮壮 赵强 李晋 孟凡利 MU Zhuang-zhuang;ZHAO qiang;LI Jin;MENG Fan-li

作者机构：东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所山东青岛266061 东北大学信息科学与工程学院微纳传感与智能检测研究所辽宁沈阳110819 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2021年第29卷第8期

页      面：1751-1758页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 08[工学] 0707[理学-海洋科学] 070701[理学-物理海洋学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划课题(No.2019YFB2006001) 河北省自然科学基金资助项目(No.F2020501040) 山东省自然基金面上项目(No.ZR2019MF022) 山东省军民融合项目(No.2019JMRH0105) 

主　　题：海洋光学 光学遥感 水色检测 吸光度 

摘      要：为了研究海水吸光度传感器的工作原理和误差来源,搭建了搭载645 nm光源的海水吸光度测量系统,根据郎伯-比尔定律、误差传递原理和吸光度传感器结构,对海水吸光度测量系统进行了分析,并通过重复性测试和吸光度测量实验对该系统的稳定性和吸光度探测能力进行了实验验证。重复性测试实验结果显示,使用测量前标定的方法可以将误差控制在±0.008 3 m^(-1)以内,其中由光源和光电传感器引起的误差为±0.006 7 m^(-1),样品池加工引起的误差为±0.0016 m^(-1)。吸光度测量实验结果显示,超纯水的测量结果存在-0.019 44~-0.017 08 m^(-1)的光学吸收系数负测量偏差,自来水的光学吸收系数比超纯水的光学吸收系数大0.005 68 m^(-1),3%的氯化钠溶质可以使光学吸收系数增大0.097 56m^(-1)是自来水杂质引发增大量的17.2倍,海水中溶质可以使光学吸收系数增大0.726 32 m^(-1),是3%的氯化钠溶质引发增大量的7.4倍。以上结果表明,系统各模块引起的测量误差较小,符合吸光度测量要求,有能力探测出溶液中溶质对吸光度的影响,但存在一定的负测量误差。