CN116519634A - 一种盐度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供的一种盐度测量方法,所述方法利用光频域反射系统受到应变的影响会导致采集的信号变化的特点,获取未浸入目标区蜮的第一光纤的信号和浸入目标区域后的第一光纤的信号,将第一光纤的信号变化与所述第一光纤的应变建立联系。再根据形状与盐度的对应关系,建立所述信号变化与所述盐度的对应关系,使得通过获取浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化的方式,获取浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的盐度。浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化能够一次性获取,减少了获取盐度的耗时,提高了检测盐度的效率。
Description
本申请要求在2022年11月11日提交中国专利局、申请号202211412914.X、发明名称为“一种盐度测量方法”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过应用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及盐度测量技术领域,尤其涉及一种盐度测量方法。
背景技术
盐度是衡量溶液中溶解盐类总量的指标。在环境保护的场景下,为了确认水体污染物是否符合排放标准,需要获取各个区域分布的水体污染物的盐度;在海洋生物研究的场景下,为了确认海洋生物的生存活动情况,需要获取各个区域分布的海水的盐度。
目前,通过两种方式获取溶液的盐度。第一,利用电传感器测量溶液的盐度,该方式下,根据多个电传感器分别位于各个区域分布的待检测溶液中的电导率,获取各个区域分布的待检测溶液的盐度。第二,利用带有棱镜结构的光学传感器测量溶液的盐度,该方式下,通过多个带有棱镜结构的光学传感器分别位于各个区域分布的待检测溶液时对应的棱镜结构,获取各个区域分布的待检测溶液的折射率,再根据各个区域分布的待检测溶液的折射率,分别获取各个区域分布的待检测溶液的盐度。
但是,上述获取任意溶液的所述盐度的两种方式均需要依次对多个不同位置的待测量溶液的所述盐度进行测量,因此,获取盐度的耗时较长,且效率较低。
发明内容
本申请提供了一种盐度测量方法,以解决获取盐度的耗时较长,且效率较低的技术问题。
为了解决上述技术问题,本申请实施例公开了如下技术方案:
第一方面,本申请实施例公开了一种盐度测量方法,应用于处理器,处理器与光频域反射系统相连接,光频域反射系统的传感光纤包括涂覆有聚酰亚胺的光纤,包括获取初始形状,初始形状为第一光纤未浸入目标区域时的形状,目标区域为已检测盐度的溶液所在的区域,且目标区域包括至少一个,第一光纤为涂覆有聚酰亚胺的光纤;
通过光频域反射系统对第一光纤的信号进行采集,获取参考信号;
在第一光纤浸入目标区域后,通过光频域反射系统对浸入目标区域的第一光纤的信号进行采集,获取测量信号;
根据参考信号和测量信号,确定第一光纤分别浸入各个目标区域时,第一光纤的应变;
根据应变、初始形状以及各个目标区域内的溶液的盐度,确定第一光纤的形状与盐度的函数关系;
根据浸入待检测区域的第一光纤的形状和函数关系,获取待检测区域的各个位置内的溶液的盐度。
可选的,根据参考信号和测量信号,确定第一光纤分别浸入各个目标区域时,第一光纤的应变,包括:
对参考信号和测量信号分别进行快速傅里叶变换;
确定第一光纤的长度;
根据第一光纤的长度,对进行快速傅里叶变换后的参考信号和测量信号进行缩放;
将缩放后的参考信号和测量信号分别划分为N份,N为预设的正整数,每一份参考信号和测量信号对应目标区域的同一个位置;
对划分后的参考信号和测量信号分别进行快速逆傅里叶变换;
基于快速逆傅里叶变换后的各份参考信号和测量信号,确定第一光纤浸入目标区域时,第一光纤的应变。
可选的,基于快速逆傅里叶变换后的各份参考信号和测量信号,确定第一光纤浸入目标区域时,第一光纤的应变,包括:
通过对快速逆傅里叶变换后的第一参考信号和第一测量信号进行互相关计算,获取第一参考信号和第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息,第一参考信号为N份参考信号中的任意一份,第一测量信号为N份测量信号中的任意一份,第一参考信号和第一测量信号对应目标区域的同一位置;
基于各份第一参考信号和第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息,确定第一光纤浸入目标区域的各个位置的应变;
获取第一光纤浸入目标区域的各个位置的应变的平均值,根据平均值,确定第一光纤浸入目标区域时的应变。
可选的,确定第一光纤的形状与盐度的函数关系,包括:
根据应变、初始形状以及各个目标区域的盐度,确定灵敦度系数;
根据灵敏度系数,确定浸入目标区域的第一光纤的形状与盐度的函数关系。
可选的,确定第一光纤的长度,包括:
根据预设采集频率,对快速傅里叶变换后的参考信号或测量信号进行采集,获取参考信号对应的信号点的数量、或获取测量信号对应的信号点的数量;
根据相邻两个信号点的距离公式、空间分辨率公式和第一光纤的长度公式,确定第一光纤的长度,相邻两个信号点为相邻两个参考信号对应的信号点、或相邻两个测量信号对应的信号点。
可选的,相邻两个信号点的距离公式为:
其中,ΔZ为相邻两个信号点的距离,λ表示光频域反射系统中扫频的可调谐光源的中心波长,n表示第一光纤的有效折射率,Δλ表示扫频的可调谐光源的扫描范围。
可选的,空间分辨率公式为:
其中,ΔX为空间分辨率,M为空间分辨率内包含的信号点的数量,为相邻两个信号点的距离。
可选的,第一光纤的长度公式为:
其中,L为第一光纤的长度,N为第一光纤包含的空间分辨率的数量,为空间分辨率。
可选的,光频域反射系统包括扫频的可调谐光源和采集卡,扫频的可调谐光源与采集卡通讯连接,通过光频域反射系统对第一光纤的信号进行采集,获取参考信号,包括:
在扫频的可调谐光源发出扫频激光,并且采集卡对第一光纤的参考信号进行采集之后,根据与采集卡的交互,获取参考信号。
可选的,在第一光纤浸入目标区域后,通过光频域反射系统对浸入目标区域的第一光纤的信号进行采集,获取测量信号,包括:
在第一光纤浸入目标区域,扫频的可调谐光源发出扫频激光,并通过采集卡对浸入目标区域的第一光纤的测量信号进行采集之后,根据与采集卡的交互,获取测量信号。
本申请的有益效果为:利用光频域反射系统受到应变的影响会导致采集的信号变化的特点,获取未浸入目标区域的第一光纤的信号和浸入目标区蜮后的第一光纤的信号,将第一光纤的信号变化与所述第一光纤的应变建立联系。再根据形状与盐度的对应关系,建立所述信号变化与所述盐度的对应关系,使得通过获取浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化的方式,获取浸入待检测区蜮的各个位置的所述第一光纤的盐度。浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化能够一状性获取,减少了获取盐度的耗时,提高了检测盐度的效率。
进一步的,光频域反射系统本身具有高空间分辨率特性,所述空间分辨率越高,所述第一光纤浸入的待检测区域各个位置之间距离越小,所述第一光纤浸入的待检测区域的盐度越详细,因此,本申请通过在检测盐度时利用光频域反射系统,还提高了获取所述待检测区域各个位置分布的溶液的盐度的详细性。
进而在环境保护的场景下,便于根据所述盐度分布获取各个区域分布的水体污染物的盐度,使得判断水体污染物是否符合排放标准便于实现;在海洋生物研究的场景下,便于根据所述盐度分布获取各个区域分布的海水的盐度,使得判断海洋生物的生存活动情况便于实现。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种盐度测量方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种盐度测量方法的流程示意图;
图3为本申请实施例提供的光频域反射系统的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的互相关原理示意图;
图5为本申请实施例提供的一种盐度测量装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
为便于对申请的技术方案进行,以下首先在对本申请所涉及到的一些概念进行说明。
参考信号为初始形状下第一光纤的后向瑞利散射信号,测量信号为浸入目标区域后所述第一光纤的后向瑞利散射信号,信号点为根据预设采集频率,对快速傅里叶变换后的参考信号或测量信号进行采集,获取的参考信号点或测量信号点。
参见图1和图2,本申请实施例提供了一种盐度测量方法,应用于处理器,处理器与光频域反射系统相连接,光频域反射系统的传感光纤包括涂覆有聚酰亚胺的光纤,包括如下步骤:
步骤S110:获取初始形状,初始形状为第一光纤未浸入目标区域时的形状,目标区域为已检测盐度的溶液所在的区域,且目标区蜮包括至少一个,第一光纤为涂覆有聚酰亚胺的光纤。
步骤S120:通过光频域反射系统对第一光纤的信号进行采集,获取参考信号。
在一些实施例中,参见图3,光频域反射系统包括可调谐光源、3个耦合器、马赫-曾德干涉仪、采集卡、2个偏振控制器、偏振分束器、探测器、环形器和传感光纤,3个所述耦合器分别为第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器,2个偏振控制器分别为第一偏振控制器和第二偏振控制器,其中,可调谐光源可选为可调谐激光器。
可调谐光源为可调谐激光器时,所述可调谐光源的连续激光输出由第一耦合器(10/90光耦合器)分成两份。10%的激光入射到一个非平衡的马赫-曾德干涉仪,为采集卡提供一个触发信号,其余90%的激光进入第二耦合器。第二耦合器(1/99光耦合器)将所述90%的激光分成两个部分,一部分为其中1%的部分,一部分为其中99%的部分,99%的部分通过环形器和第二偏振控制器进入到传感光纤探测。另外,其中1%的部分通过第一偏振控制器进行偏振调整。然后瑞利散射信号与偏振调整后的1%的部分输入第三耦合器(50/50光耦合器),所述瑞利散射信号与偏振调整后的1%的部分在所述第三耦合器(50/50光耦合器)内相结合得到干涉信号,所述干涉信号通过偏振分束器分解成“p”光分量和“s”光分量,最后“p”光分量和“s”光分量由采集卡采集。其中,所述第一偏振控制器的偏振调整用于确保偏振分束器分解得到的“p”光分量和“s”光分量具有相同的功率。
在一些实施例中,光频域反射系统包括扫频的可调谐光源和采集卡,扫频的可调谐光源与采集卡通讯连接,在扫频的可调谐光源发出扫频激光,并且采集卡对第一光纤的参考信号进行采集之后,根据与采集卡的交互,获取参考信号。
步骤S 130:在第一光纤浸入目标区域后,通过光频域反射系统对浸入目标区域的第一光纤的信号进行采集,获取测量信号。
在一些实施例中,在第一光纤浸入目标区域,扫频的可调谐光源发出扫频激光,并通过采集卡对浸入目标区域的第一光纤的测量信号进行采集之后,根据与采集卡的交互,获取测量信号。
步骤S140:根据参考信号和测量信号,确定第一光纤分别浸入各个目标区域时,第一光纤的应变。
在一些实施例中,可通过以下步骤确定第一光纤分别浸入各个目标区域时,第一光纤的应变:
对参考信号和测量信号分别进行快速傅里叶变换;
确定第一光纤的长度;
根据第一光纤的长度,对进行快速傅里叶变换后的参考信号和测量信号进行缩放;
将缩放后的参考信号和测量信号分别划分为N份,N为预设的正整数,每一份参考信号和测量信号对应目标区域的同一个位置;
对划分后的参考信号和测量信号分别进行快速逆傅里叶变换;
基于快速逆傅里叶变换后的各份参考信号和测量信号,确定第一光纤浸入目标区域时,第一光纤的应变。
在一些实施例中,通过数据处理软件,采用快速傅里叶算法将所述参考信号和所述测量信号从光频域映射到距离域,根据所述第一光纤的长度,对进行快速傅里叶变换后的所述参考信号和所述测量信号进行缩放,缩放至所述参考信号和所述测量信号在所述距离域的长度与所述第一光纤的长度相等。
在距离域使用滑动窗口将所述距离域上的所述参考信号和所述测量信号分别划分为N份,N为预设的正整数,每一份所述参考信号和所述测量信号对应目标区域的一个位置,所述滑动窗口的大小由光频域反射系统的空间分辨率决定,所述滑动窗口的大小与光频域反射系统的空间分辨率大小相同。
在一些实施例中,可根据以下步骤确定第一光纤的长度:
根据预设采集频率,对快速傅里叶变换后的参考信号或测量信号进行采集,获取参考信号对应的信号点的数量、或获取测量信号对应的信号点的数量;
根据相邻两个信号点的距离公式、空间分辨率公式和第一光纤的长度公式,确定第一光纤的长度,相邻两个信号点为相邻两个参考信号对应的信号点、或相邻两个测量信号对应的信号点。
在一些实施例中,相邻两个信号点的距离公式为:
其中,ΔZ为相邻两个信号点的距离,λ表示光频域反射系统中扫频的可调谐光源的中心波长,n表示第一光纤的有效折射率,Δλ表示扫频的可调谐光源的扫描范围。
在一些实施例中,空间分辨率公式为:
其中,ΔX为空间分辨率,M为空间分辨率内包含的信号点的数量,为相邻两个信号点的距离。
在一些实施例中,第一光纤的长度公式为:
其中,L为第一光纤的长度,N为第一光纤包含的空间分辨率的数量,为空间分辨率。
在一些实施例中,可通过以下步骤确定所述第一光纤浸入目标区域时,第一光纤的应变:
通过对快速逆傅里叶变换后的第一参考信号和第一测量信号进行互相关计算,获取第一参考信号和第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息,第一参考信号为N份参考信号中的任意一份,第一测量信号为N份测量信号中的任意一份,第一参考信号和第一测量信号对应目标区域的同一位置;
基于各份第一参考信号和第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息,确定第一光纤浸入目标区域的各个位置的应变;
获取第一光纤浸入目标区域的各个位置的应变的平均值,根据平均值,确定第一光纤浸入目标区域时的应变。
在一些实施例中,如图2所示,通过所述光频域反射系统的所述可调谐光源扫描,所述扫描包括所述第一光纤未浸入所述目标区域时的参考扫描和在所述第一光纤浸入所述目标区域后的测试扫描。通过所述参考扫描获取所述参考扫描对应的原始数据,所述参考扫描对应的原始数据包括根据所述参考扫描获取的参考信号,以及通过所述测试扫描获取所述测试扫描对应的原始数据,所述测试扫描对应的原始数据包括根据所述参考扫描获取的测量信号。对这两种原始数据进行快速傅里叶变换,确定所述第一光纤的长度,根据所述第一光纤的长度,对这两种原始数据进行缩放,将缩放后的所述原始数据均划分为n段,n为预设的正整数,每一段所述原始数据均对应目标区域的一个位置。每一段均包含m个数据点,所述数据点为根据预设采集频率,对快速傅里叶变换后的所述原始数据进行采集,获取到参考信号点或测量信号点。对任意一段所述原始数据i,进行快速逆傅里叶变换,根据快速逆傅里叶变换后的各段所述原始数据,获取各段所述参考信号与所述测量信号互相关计算后得到的频谱偏移,根据所述频谱偏移,确定所述第一光纤浸入所述目标区域时,所述第一光纤的应变。
在一些实施例中,如图4所示,当所述第一光纤的形状无变化时,所述参考信号与所述测量信号进行互相关计算得到的中心峰不会变化,如实线所示;当所述第一光纤的形状改变时,所述参考信号与所述测量信号进行互相关计算得到的中心峰会发生偏移,如虚线所示。
步骤S150:根据应变、初始形状以及各个目标区域内的溶液的盐度,确定第一光纤的形状与盐度的函数关系。
在一些实施例中,通过以下步骤确定第一光纤的形状与盐度的函数关系:
根据应变、初始形状以及各个目标区域的盐度,确定灵敦度系数;
根据灵敦度系数,确定浸入目标区域的第一光纤的形状与盐度的函数关系。
步骤S160:根据浸入待检测区域的第一光纤的形状和函数关系,获取待检测区域的各个位置内的溶液的盐度。
由上述实施例可知,本申请实施例提供的一种盐度测量方法,所述方法利用光频域反射系统受到应变的影响会导致采集的信号变化的特点,获取未浸入目标区域的第一光纤的信号和浸入目标区域后的第一光纤的信号,将第一光纤的信号变化与所述第一光纤的应变建立联系。再根据形状与盐度的对应关系,建立所述信号变化与所述盐度的对应关系,使得通过获取浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化的方式,获取浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的盐度。浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化能够一次性获取,减少了获取盐度的耗时,提高了检测盐度的效率。
进一步的,光频域反射系统本身具有高空间分辨率特性,所述空间分辨率越高,所述第一光纤浸入的待检测区域各个位置之间距离越小,所述第一光纤浸入的待检测区域的盐度越详细,因此,本申请通过在检测盐度时利用光频域反射系统,还提高了获取所述待检测区域各个位置分布的溶液的盐度的详细性。
进而在环境保护的场景下,便于根据所述盐度分布获取各个区域分布的水体污染物的盐度,使得判断水体污染物是否符合排放标准便于实现;在海洋生物研究的场景下,便于根据所述盐度分布获取各个区域分布的海水的盐度,使得判断海洋生物的生存活动情况便于实现。
如图5所示,与前述一种盐度测量方法的实施例相对应,本申请还提供了一种盐度测量装置的实施例。该装置应用于处理器,所述处理器与光频域反射系统相连接,所述光频域反射系统的传感光纤包括涂覆有聚酰亚胺的光纤,包括:初始形状获取模块、参考信号获取模块、测量信号获取模块、应变确定模块、函数关系确定模块和盐度获取模块,所述参考信号获取模块和所述测量信号获取模块均与所述应变确定模块通信连接,所述初始形状获取模块和所述应变确定模块均与所述函数关系确定模块通信连接,所述函数关系确定模块与所述盐度获取模块通信连接。
所述初始形状获取模块,用于获取初始形状,所述初始形状为第一光纤未浸入目标区域时的形状,所述目标区域为已检测盐度的溶液所在的区域,且所述目标区域包括至少一个,所述第一光纤为所述涂覆有聚酰亚胺的光纤。
所述参考信号获取模块,用于通过所述光频域反射系统对所述第一光纤的信号进行采集,获取参考信号。
在一些实施例中,光频域反射系统包括扫频的可调谐光源和采集卡,扫频的可调谐光源与采集卡通讯连接,所述参考信号获取模块,具体用于在扫频的可调谐光源发出扫频激光,并且采集卡对第一光纤的参考信号进行采集之后,根据与采集卡的交互,获取参考信号。
所述测量信号获取模块,用于在所述第一光纤浸入所述目标区域后,通过所述光频域反射系统对浸入所述目标区域的所述第一光纤的信号进行采集,获取测量信号。
在一些实施例中,所述测量信号获取模块,具体用于在第一光纤浸入目标区域后,扫频的可调谐光源发出扫频激光,并通过采集卡对浸入目标区蜮后第一光纤的测量信号进行采集之后,根据与采集卡的交互,获取测量信号。
所述应变确定模块,用于根据所述参考信号和所述测量信号,确定所述第一光纤分别浸入各个所述目标区域时,所述第一光纤的应变。
在一些实施例中,所述应变确定模块,具体用于通过对快速逆傅里叶变换后的第一参考信号和第一测量信号进行互相关计算,获取第一参考信号和第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息,第一参考信号为N份参考信号中的任意一份,第一测量信号为N份测量信号中的任意一份,第一参考信号和第一测量信号对应目标区域的同一位置;
基于各份第一参考信号和第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息、,确定第一光纤浸入目标区域的各个位置的应变;
获取第一光纤浸入目标区域的各个位置的应变的平均值,根据平均值,确定第一光纤浸入目标区域时的应变。
所述函数关系确定模块,用于根据所述应变、所述初始形状以及各个所述目标区域内的溶液的盐度,确定所述第一光纤的形状与盐度的函数关系。
在一些实施例中,所述函数关系确定模块,具体用于根据应变、初始形状以及各个目标区域的盐度,确定灵敦度系数;根据灵敏度系数,确定第一光纤的形状与盐度的函数关系。
所述盐度获取模块,用于根据浸入待检测区域的所述第一光纤的形状和所述函数关系,获取待检测区域的各个位置内的溶液的盐度。
由上述实施例可知,本申请实施例提供的一种盐度测量装置,所述装置利用光频域反射系统受到应变的影响会导致采集的信号变化的特点,通过参考信号获取模块,获取未浸入目标区域的第一光纤的信号,通过测量信号获取模块,获取浸入目标区域后的第一光纤的信号,通过初始形状获取模块、应变确定模块和函数关系确定模块,将所述第一光纤的信号变化与所述第一光纤的应变建立联系。再根据形状与盐度的对应关系,建立所述信号变化与所述盐度的对应关系,通过盐度获取模块,使得通过获取浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化的方式,获取浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的盐度。浸入待检测区域的各个位置的所述第一光纤的所述信号变化能够一次性获取,减少了获取盐度的耗时,提高了检测盐度的效率。
进一步的,光频域反射系统本身具有高空间分辨率特性,所述空间分辨率越高,所述第一光纤浸入的待检测区域各个位置之间距离越小,所述第一光纤浸入的待检测区域的盐度越详细,因此,本申请通过在检测盐度时利用光频域反射系统,还提高了获取所述待检测区域各个位置分布的溶液的盐度的详细性。
进而在环境保护的场景下,便于根据所述盐度分布获取各个区域分布的水体污染物的盐度,使得判断水体污染物是否符合排放标准便于实现;在海洋生物研究的场景下,便于根据所述盐度分布获取各个区域分布的海水的盐度,使得判断海洋生物的生存活动情况便于实现。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明,不同实施例之间均具有相同的部分,本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是,在本说明书中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,有语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后,将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (10)
1.一种盐度测量方法,其特征在于,应用于处理器,所述处理器与光频域反射系统相连接,所述光频域反射系统的传感光纤包括涂覆有聚酰亚胺的光纤,包括:
获取初始形状,所述初始形状为第一光纤未浸入目标区蜮时的形状,所述目标区域为已检测盐度的溶液所在的区域,且所述目标区域包括至少一个,所述第一光纤为所述涂覆有聚酰亚胺的光纤;
通过所述光频域反射系统对所述第一光纤的信号进行采集,获取参考信号;
在所述第一光纤浸入所述目标区域后,通过所述光频蜮反射系统对浸入所述目标区域的所述第一光纤的信号进行采集,获取测量信号;
根据所述参考信号和所述测量信号,确定所述第一光纤分别浸入各个所述目标区域时,所述第一光纤的应变;
根据所述应变、所述初始形状以及各个所述目标区域内的溶液的盐度,确定所述第一光纤的形状与盐度的函数关系;
根据浸入待检测区域的所述第一光纤的形状和所述函数关系,获取待检测区域的各个位置内的溶液的盐度。
2.根据权利要求1所述的盐度测量方法,其特征在于,所述根据所述参考信号和所述测量信号,确定所述第一光纤分别浸入各个所述目标区域时,所述第一光纤的应变,包括:
对所述参考信号和所述测量信号分别进行快速傅里叶变换;
确定所述第一光纤的长度;
根据所述第一光纤的长度,对进行快速傅里叶变换后的所述参考信号和所述测量信号进行缩放;
将缩放后的所述参考信号和所述测量信号分别划分为N份,N为预设的正整数,每一份所述参考信号和所述测量信号对应所述目标区域的同一个位置;
对划分后的所述参考信号和所述测量信号分别进行快速逆傅里叶变换;
基于快速逆傅里叶变换后的各份所述参考信号和所述测量信号,确定所述第一光纤浸入所述目标区域时,所述第一光纤的应变。
3.根据权利要求2所述的盐度测量方法,其特征在于,所述基于快速逆傅里叶变换后的各份所述参考信号和所述测量信号,确定所述第一光纤浸入所述目标区域时,所述第一光纤的应变,包括:
通过对快速逆傅里叶变换后的第一参考信号和第一测量信号进行互相关计算,获取所述第一参考信号和所述第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息,所述第一参考信号为N份所述参考信号中的任意一份,所述第一测量信号为N份所述测量信号中的任意一份,所述第一参考信号和所述第一测量信号对应所述目标区域的同一位置;
基于各份所述第一参考信号和所述第一测量信号的后向瑞利散射谱偏移信息,确定所述第一光纤浸入所述目标区域的各个位置的应变;
获取所述第一光纤浸入所述目标区域的各个位置的应变的平均值,根据所述平均值,确定所述第一光纤浸入所述目标区域时的应变。
4.根据权利要求1所述的盐度测量方法,其特征在于,所述确定所述第一光纤的形状与盐度的函数关系,包括:
根据所述应变、所述初始形状以及各个所述目标区域的盐度,确定灵敏度系数;
根据所述灵敏度系数,确定浸入所述目标区域的所述第一光纤的形状与盐度的函数关系。
5.根据权利要求2所述的盐度测量方法,其特征在于,所述确定所述第一光纤的长度,包括:
根据预设采集频率,对快速傅里叶变换后的所述参考信号或所述测量信号进行采集,获取所述参考信号对应的信号点的数量、或获取所述测量信号对应的信号点的数量;
根据相邻两个所述信号点的距离公式、空间分辨率公式和第一光纤的长度公式,确定所述第一光纤的长度,所述相邻两个所述信号点为相邻两个所述参考信号对应的信号点、或相邻两个所述测量信号对应的信号点。
6.根据权利要求5所述的盐度测量方法,其特征在于,相邻两个所述信号点的距离公式为:
其中,ΔZ为相邻两个所述信号点的距离,λ表示光频域反射系统中扫频的可调谐光源的中心波长,n表示第一光纤的有效折射率,Δλ表示扫频的所述可调谐光源的扫描范围。
7.根据权利要求5所述的盐度测量方法,其特征在于,空间分辨率公式为:
其中,ΔX为空间分辨率,M为空间分辨率内包含的所述信号点的数量,为相邻两个所述信号点的距离。
8.根据权利要求5所述的盐度测量方法,其特征在于,第一光纤的长度公式为:
其中,L为第一光纤的长度,N为第一光纤包含的空间分辨率的数量,为空间分辨率。
9.根据权利要求1所述的盐度测量方法,其特征在于,所述光频域反射系统包括扫频的可调谐光源和采集卡,扫频的所述可调谐光源与所述采集卡通讯连接,所述通过所述光频域反射系统对所述第一光纤的信号进行采集,获取参考信号,包括:
在扫频的所述可调谐光源发出扫频激光,并且所述采集卡对所述第一光纤的参考信号进行采集之后,根据与所述采集卡的交互,获取所述参考信号。
10.根据权利要求9所述的盐度测量方法,其特征在于,所述在所述第一光纤浸入所述目标区域后,通过所述光频域反射系统对浸入所述目标区域的所述第一光纤的信号进行采集,获取测量信号,包括:
在所述第一光纤浸入所述目标区域,扫频的所述可调谐光源发出扫频激光,并通过所述采集卡对浸入所述目标区域的所述第一光纤的测量信号进行采集之后,根据与所述采集卡的交互,获取所述测量信号。
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