CN115600065A - 一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法 - Google Patents

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CN115600065A CN202211024753.7A CN202211024753A CN115600065A CN 115600065 A CN115600065 A CN 115600065A CN 202211024753 A CN202211024753 A CN 202211024753A CN 115600065 A CN115600065 A CN 115600065A
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程岩
张颖颖
袁达
张云燕
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Abstract

本发明属于海水检测技术领域，涉及一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，步骤如下：S1.已知溶解氧浓度Y0，采集特定温度下，对应的溶解氧传感器的相位值；拟合溶解氧浓度估计值Y1与对应的相位值X的关系表达式，并设定相位系数；S2.设定温度系数，拟合温度值与相位系数的表达式；S3.计算得到对应的温度系数。其优点在于，本发明所公开的一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法不受传感器所在位置的限制，也不受海洋环境干扰的限制，能够提高溶解氧测量的稳定性，在多变的海洋环境中的测量准确度。

Description

一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法
技术领域
本发明属于海水检测技术领域，具体涉及一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法。
背景技术
在海洋溶解氧测量过程中，实时采集海水中的传感器的温度值和相位值，可以实现对海水中溶解氧的监测，该溶解氧的值可以衡量海水水质的优劣，海水水体的污染程度。对海水中溶解氧的实时在线监测，能够快速，方便的得到溶解氧的结果。但是由于实际的海洋现场检测环境是复杂多变的，干扰因素很多。在实际作业过程中发现，海洋环境的变化对溶解氧的测量存在干扰，其现象是检测到的溶解氧数据不稳定，为得到真正海水溶解氧监测数据，需要对计算海水溶解氧的系数进行大量的实验分析，得到实际实时采集到的温度和相位值与真实溶解氧值的关系，及时在发现海水溶解氧的变化规律，需要一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法。
但是现有的用于检测海水中溶解氧，没有能够直接得到溶解氧真实值与溶解氧传感器所采集的温度和相位信号的真实关系，不能准确给出溶解氧的真实数据值。基于以上原因，受海况的影响较大，可能存在溶解氧数据异常的情况，因此，该海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，可以准确给出溶解氧与相位，和温度的关系，再得到溶解氧温度系数的方法后，能够快速准确的计算得到对应的溶解氧的数据值。所以一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，是海洋溶解氧现场检测所必须的，是目前国内海洋溶解氧测量发展的核心。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，不受传感器所在位置的限制，也不受海洋环境干扰的限制，能够提高溶解氧测量的稳定性，在多变的海洋环境中的测量准确度。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，步骤如下：
S1.已知溶解氧浓度Y0，采集特定温度下，对应的溶解氧传感器的相位值；设定相位系数拟合溶解氧浓度估计值Y1与对应的相位值X的关系表达式；
S2.设定温度系数，拟合温度值与相位系数的表达式；
S3.计算对应的温度系数。
优选的，步骤S1中，相位系数计算过程如下：
S11.采集不同温度值下的n组相位值X，溶解氧浓度估计值Y1与对应的相位值X的关系表达式为：
Y1＝b0+b1X+b2X2+b3X3+…+bnXn
其中，(b0、b1、b2、b3…bn)为相位系数，
S12.简化公式，降低计算量，当Y＝b0+b1X+b2X2+b3X3时，满足Y≈Y1。
优选的，步骤S2中，同一地点，同一时刻，传感器在测量相位值的同时，测量得到温度值，在相位系数(b0、b1、b2、b3)已经确定的前提下，相位系数与温度值的拟合公式如下：
b0＝w00+w01T+w02T2+w03T3
b1＝w10+w11T+w12T2+w13T3
b2＝w20+w21T+w22T2+w23T3
b3＝w30+w31T+w32T2+w33T3
计算得到对应的温度的系数(w00、w01、w02、w03)、(w10、w11、w12、w13)、(w20、w21、w22、w23)和(w30、w31、w32、w33)。
有益效果
通过上述技术方案，本发明提供了一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，不受传感器所在位置的限制，也不受海洋环境干扰的限制，能够提高溶解氧测量的稳定性，在多变的海洋环境中的测量准确度。
附图说明
图1为本发明实施例流程图。
图2为本发明实施例所公开的相位拟合图。
图3为本发明实施例所公开的温度拟合图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，如图1所示，具体流程如下：
S1.已知溶解氧浓度Y0，采集特定温度下，对应的溶解氧传感器的相位值；拟合溶解氧浓度估计值Y1与对应的相位值X的关系表达式，并设定相位系数；
S11、遍历所测量溶解氧传感器的浓度和相位值。溶解氧传感器的浓度为实验室配置，为已知的浓度；相位值为传感器所采集数据，得到的该浓度下实际的相位值数据。
采集不同温度值下的n组相位值X，溶解氧浓度估计值Y1与相位值X的关系表达式为：
Y1＝b0+b1X1+b2X12+b3X13+…+bnX1n
其中，(b0、b1、b2、b3…bn)为相位系数。
表1在本实施实例中，n＝10个监测到的相位值数据如下：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
相位值X 2.156 1.965 1.863 1.648 1.481 1.294 1.176 0.937 0.862 0.789
表2实验室测得溶解氧的值对应如下：
序号 1 2 3 4 5
溶解氧的值Y0 2324.55390 2332.97998 2341.43076 2349.90629 2358.40662
序号 6 7 8 9 10
溶解氧的值Y0 2366.93180 2375.48189 2384.05693 2392.65698 2401.28208
在本实施实例中，为实验室所通过实验方法得到的溶解氧的数据结果。
S12.简化公式，降低计算量，当Y＝b0+b1X1+b2X12+b3X13时，满足Y≈Y1，图2所示，
Figure BDA0003815081500000031
(Y1在图2中为估计值，Y为观察值，也为测量值)。
用以上10组数据进行线性回归拟合建立对应的方程式，
方程式为：Y＝2502.42368-192.31019*X+93.11420*X2-9.64420*X3
对应的相位系数b0＝2502.42368,b1＝-192.31019,b2＝93.11420,b3＝-19.64420。
步骤S2中，同一地点，同一时刻，传感器在测量相位值的同时，测量得到温度值，在相位系数(b0、b1、b2、b3)已经确定的前提下，相位系数与温度值的拟合公式如下：
b0＝w00+w01T+w02T2+w03T3
b1＝w10+w11T+w12T2+w13T3
b2＝w20+w21T+w22T2+w23T3
b3＝w30+w31T+w32T2+w33T3
计算得到对应的温度的系数(w00、w01、w02、w03)、(w10、w11、w12、w13)、(w20、w21、w22、w23)和(w30、w31、w32、w33)。
在本实施实例中，该采集相位数据的同时，所采集到温度传感器的数据为12度，重复以上实验，可以得到其他温度的结果，如10度、12度、14度、16度、18度、20度、22度、24度、26度、28度，不同温度情况下的实验数据，如表3。
表3
Figure BDA0003815081500000032
Figure BDA0003815081500000041
根据表3所测得的相位系数进行拟合，图3所示。
拟合的公式为b0＝w00+w01T+w02T2+w03T3；
其中，b0为上面拟合公式中的系数b0、w00、w01、w02分为对该系数b0和温度关系进行拟合计算所得到拟合公式的系数，同样拟合公式还有
b1＝w10+w11T+w12T2+w13T3
b2＝w20+w21T+w22T2+w23T3
b3＝w30+w31T+w32T2+w33T3
在12度时本实施实例中，如b0＝w00+w01T1+w02T2+w03T3
2502.42368＝w00+w01*12+w02*12*12+w03*12*12*12，根据以上10个b0和温度的数据进行拟合可以得到w00、w01、w02、w03，即
b0＝2166.62861-13.74884*T+4.03375*T2-0.07837*T3；
再根据10个b1和温度的数据进行拟合可以得到w10,w11,w12,w13；……，以此类推。
S3.计算对应的温度的系数，海水溶解氧温度传感器系数的估计完成，计算得到的温度的系数为该温度下的系数。
(w00、w01、w02、w03)、(w10、w11、w12、w13)、(w20、w21、w22、w23)和(w30、w31、w32、w33、)为所求的结果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，其特征在于，步骤如下：
S1.已知溶解氧浓度Y0，采集特定温度下，对应的溶解氧传感器的相位值；设定相位系数，拟合溶解氧浓度估计值Y1与对应的相位值X的关系表达式；
S2.设定温度系数，拟合温度值与相位系数的表达式；
S3.计算对应的温度系数。
2.根据权利要求1所述的一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，其特征在于，步骤S1中，相位系数计算过程如下：
S11.采集不同温度值下的n组相位值X，溶解氧浓度估计值Y1与对应的相位值X的关系表达式为：
Y1＝b0+b1X+b2X2+b3X3+…+bnXn
其中，(b0、b1、b2、b3…bn)为相位系数，
S12.简化公式，降低计算量，当Y＝b0+b1X+b2X2+b3X3时，满足Y≈Y1。
3.根据权利要求2所述的一种海水溶解氧温度传感器系数的估计方法，其特征在于，步骤S2中，同一地点，同一时刻，传感器在测量相位值的同时，测量得到温度值，在相位系数(b0、b1、b2、b3)已经确定的前提下，相位系数与温度值的拟合公式如下：
b0＝w00+w01T+w02T2+w03T3
b1＝w10+w11T+w12T2+w13T3
b2＝w20+w21T+w22T2+w23T3
b3＝w30+w31T+w32T2+w33T3
计算得到对应的温度的系数(w00、w01、w02、w03)、(w10、w11、w12、w13)、(w20、w21、w22、w23)和(w30、w31、w32、w33)。
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