一种海水检测前处理方法技术

本发明专利技术公开了一种海水检测前处理方法，利用多台不同的检测仪器对待测海水进行光照检测，并接收各台检测仪器进行光电转换后输出的电压信号；对所述电压信号进行傅里叶变换，生成功率谱；设定基频段，针对每一台检测仪器所对应的频谱数据，遍历所述的基频段，查找基频段中每一个存在能量的频率点H所对应的连续n个倍频处是否均有能量存在，并且在所述频率点H所对应的宽频和波带内除该频率点H以外还有其它频点存在能量，则判定所述频率点H为干扰频率，所述n为大于1的正整数，且最多为5。在对待测海水中的物质进行检测前，通过执行本发明专利技术所提出的海水检测前处理方法，可以准确地检测出干扰频率，提高海水中物质测量结果的准确性和可信度。

【技术实现步骤摘要】
一种海水检测前处理方法
本专利技术属于海水检测
，具体地说，是涉及一种在对海水中的物质进行采样检测前所执行的前处理方法。
技术介绍
对海洋环境进行综合测量，是获取海洋多种信息、提高海洋测量效率所必须的，是目前国内海洋测量发展的方向。目前，海水物质检测是海洋环境监测最重要的项目之一。现有的海水环境监测方法通常是在实验室平台上进行的，以假定海水中待测物质所对应的检测信号是平稳的或时不变的为前提，然后，利用检测到的信号计算出海水中待测物质的含量。但是，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，海洋环境的变化对海洋物质的测量存在干扰，其现象是检测到的电压信号的幅度会出现无规律的变化，干扰形式在模拟记录方式中呈现出连续线性模式。基于检测系统工作频率的关系及其所形成的干扰影响，可以认为海水中各种海洋生物以及物理环境在特定的频率以及频带范围内会产生干扰谐波。由于海水物质的结构和浓度受时空影响大，多数处于相互关联、相互影响的状态，而现有技术中对海水的测量方法是以假定海水体中的待测物质所对应的检测信号是平稳的或时不变的为前提的，因此，测量结果的准确性和代表性将受到质疑。基于以上原因，现有的用于检测海水中待测物质的方法，其检测结果的准确性不高，可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术为了提高海水中物质检测的准确性，提出了一种海水检测前处理方法，以用于消除海洋环境对海水中待测物质的检测结果造成的干扰。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种海水检测前处理方法，包括：利用多台不同的检测仪器对待测海水进行光照检测，并接收各台检测仪器进行光电转换后输出的电压信号；对所述电压信号进行傅里叶变换，以生成各台检测仪器输出的电压信号所对应的功率谱；设定基频段，针对每一台检测仪器所对应的频谱数据，遍历所述的基频段，查找基频段中每一个存在能量的频率点H所对应的连续n个倍频处是否均有能量存在，并且在所述频率点H所对应的宽频和波带内除该频率点H以外还有其它频点存在能量，则判定所述频率点H为干扰频率，所述n为大于1的正整数，且最多为5。为了避免因干扰频率判定错误导致后期的海水检测结果不准确，所述检测仪器应至少使用三台，且各台检测仪器都是基于光照检测原理设计的水体检测仪器，并且仪器中用于进行光电转换的部件的采样频率相同。为了避免因为某一类型的检测仪器所存在的固有缺陷，导致干扰频率的检测结果不准确的问题，本专利技术在选择检测仪器时，优选采用基于不同的光照检测原理设计的水体检测仪器，或者是基于相同光照检测原理设计的用于检测海水中不同待测物质的水体检测仪器，分别对待测海水同时进行检测，以获取所述的功率谱。优选的，所述基频段优选在5Hz-20Hz的范围内选定。进一步的，在所述查找基频段中每一个存在能量的频率点H的过程中，以所述基频段中存在的最大能量为基准，将大于所述最大能量至少5%的能量确定为有效能量，所述频率点H为存在有效能量的频率点。又进一步的，针对所述基频段中每一个存在能量的频率点H，查找功率谱中与该频率点H对应的宽频处是否存在能量时，设定频率宽度为L，宽度个数为m，所述m为大于1的正整数；依次查找功率谱中H+L、H+2L、……、H+mL频率处的能量存在情况，若宽频处均不存在有效能量，则判定该频率点H为信号频率，而非干扰频率。优选的，所述m的取值范围优选为：3≤m≤5；所述L优选在20Hz-40Hz的范围内取值。再进一步的，在所述基频段中，每一个频率点H的波带优选为H±5Hz的频带范围。为了进一步提高干扰频率检测的准确性，在对所述电压信号进行傅里叶变换之前，优选对所述电压信号进行小波去噪处理，以滤除所述检测仪器产生的干扰。为了提高待测海水中物质检测结果的准确性，在利用所述海水检测前处理方法确定出功率谱中的干扰频率后，根据所要检测的物质，选定相应的检测仪器对所述待测海水进行光照检测，并获得该物质所对应的功率谱；从所述功率谱中滤除所述的干扰频率，根据余下的信号频率所对应的能量确定所述物质在所述待测海水中的含量。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：采用本专利技术的海水检测前处理方法可以准确地获得海水物质检测过程中的干扰频率，在计算海水中待测物质的含量时，通过将所述干扰频率及其所对应的能量从频谱数据中剔除，由此便可获得海水物质所对应的信号频率及其能量。利用剔除干扰频率后的频谱数据计算海水中的待测物质含量，其计算结果显然会更加准确。此外，由于在实际检测过程中，检测到的电压信号无需假定为平稳的或时不变的，因此，可以显著提高海水物质测量结果的可信度。采用多台检测仪器同时对待测海水进行光照检测，并光电转换成电压信号，以用于功率谱的生成。由于检测到的电压信号无需假定是平稳的或时不变的，因此，可以准确地检测出海水物质测量过程中的干扰频率，进而提高海水中物质测量结果的准确性和可信度。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本专利技术所提出的海水检测前处理方法的一种实施例的工作流程图；图2是功率谱中10Hz频率点所对应的4个倍频点的功率谱线图；图3是功率谱中10Hz频率点所对应的频率宽度为30Hz的4个宽频点处的功率谱线图；图4是功率谱中10Hz频率点所在的5-15Hz波带范围内的功率谱线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细地描述。在现有的海水检测过程中，对于海水中待测物质的测量很多采用的是光照检测法，例如吸光度法、分光度法、荧光法等，其检测原理都是根据待测物质的固有特性选择特定波长的光源照射待测的海水样品，通过采集照射海水样品后射出的光线，并根据采集到的光线强度生成与之对应的电信号（即进行光电转换，生成幅度与光线强度相对应的电压信号），进而根据所述电信号生成能量谱图或者功率谱，以分析出海水样品中待测物质的含量。为了实现海水物质的自动检测，目前市面上出现了很多基于上述光照检测原理设计的检测仪器，并可适应现场检测环境，以支持海水物质的原位测量。由于在对海水物质进行原位测量时，仪器自身以及海水中各种海洋生物、物理环境在特定频率以及频带范围内会对测量结果产生干扰，造成测量结果的不准确，因而，本实施例针对采用该类检测仪器实施的海水物质检测工作，提出了一种海水物质前处理方法，以准确地区分出功率谱中哪些是海水物质所对应的信号频率，哪些是干扰频率需要剔除，由此便可实现海水中待测物质的准确测量。下面结合图1，对本实施例所提出的海水物质前处理方法的具体工作流程进行详细阐述。S101、选择多台不同的检测仪器，分别投放到同一待测海域中，且位于相同的检测深度。在本实施例中，为了提高干扰频率检测的准确性，本实施例至少选择三台检测仪器对同一区域的待测海水在相同的时间段内进行检测。所述的检测仪器均为基于光照检测原理设计的水体检测仪器，且均适应于海水现场检测环境。在选定的每一台检测仪器中均设置有用于采集通过待测海水射出的光线并根据所述光线的强度生成幅度与之对应的电压信号的光电转换部件（例如光电二极管等），配置各台检测仪器中的光电转换部件，使其采样频率相同。为了避免因某一类型的检测仪器所存在的固有缺陷，导致干扰频率的检测结果不准确，本实施例在选择各台检测仪器时，优选采用基于不同的光照检测原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海水检测前处理方法，其特征在于，包括：利用多台不同的检测仪器对待测海水进行光照检测，并接收各台检测仪器进行光电转换后输出的电压信号；对所述电压信号进行傅里叶变换，以生成各台检测仪器输出的电压信号所对应的功率谱；设定基频段，针对每一台检测仪器所对应的频谱数据，遍历所述的基频段，查找基频段中每一个存在能量的频率点H所对应的连续n个倍频处是否均有能量存在，并且在所述频率点H所对应的宽频和波带内除该频率点H以外还有其它频点存在能量，则判定所述频率点H为干扰频率，所述n为大于1的正整数，且最多为5。

【技术特征摘要】
1.一种海水检测前处理方法，其特征在于，包括：利用多台不同的检测仪器对待测海水进行光照检测，并接收各台检测仪器进行光电转换后输出的电压信号；对所述电压信号进行傅里叶变换，以生成各台检测仪器输出的电压信号所对应的功率谱；设定基频段，针对每一台检测仪器所对应的频谱数据，遍历所述的基频段，查找基频段中每一个存在能量的频率点H所对应的连续n个倍频处是否均有能量存在，并且在所述频率点H所对应的宽频和波带内除该频率点H以外还有其它频率点存在能量，则判定所述频率点H为干扰频率，所述n为大于1的正整数，且最多为5。2.根据权利要求1所述的海水检测前处理方法，其特征在于，所述检测仪器至少使用三台，且各台检测仪器都是基于光照检测原理设计的水体检测仪器，并且仪器中用于进行光电转换的部件的采样频率相同。3.根据权利要求2所述的海水检测前处理方法，其特征在于，所述的各台检测仪器为基于不同的光照检测原理设计的水体检测仪器，或者是基于相同光照检测原理设计的用于检测海水中不同待测物质的水体检测仪器。4.根据权利要求1所述的海水检测前处理方法，其特征在于，所述基频段在5Hz-20Hz的范围内选定。5.根据权利要求4所述的海水检测前处理方法，其特征在于，在所述查找基频段中每一个存在能量的频率点H的过程中，以所述基频段中存在的最大能量为基准，将大于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程岩，吴丙伟，胡云川，刘东彦，王茜，曹璐，张颖，张颖颖，侯广利，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37