一种基于海水透过率的海水池标定系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于海水透过率的海水池标定系统，该系统的配比过程为激光器输出的蓝绿激光经过分光棱镜分别照射在标准海水容器、配比海水容器的照射面上；第一PD管获取标准海水容器的激光强度并转换成电流信号，经过第一锁相放大器电路处理后发送至微控制器；第二PD管获取配比海水容器的激光强度并转换成电流信号，经过第二锁相放大器电路处理后发送至微控制器；微控制器根据获取的信息计算标准海水和配比海水的浓度值并在PC机的LabVIEW软件平台显示。本发明专利技术通过标准海水和配比海水的双光路对比测试，对比配比海水与标准海水的浓度值，不断改变配比海水的相关成分的添加量，最终使得配比海水浓度与标准海水浓度相等，完成海水池的标定。

A Calibration System of Seawater Pool Based on Seawater Transmittance

The invention discloses a seawater pool calibration system based on seawater transmittance, in which the blue-green laser output from the laser is irradiated on the irradiation surface of the standard seawater container and the matched seawater container through a spectroscopic prism, and the first PD tube obtains the laser intensity of the standard seawater container and converts it into a current signal. After processing by the first phase-locked amplifier circuit, it is sent to the microcontroller; the second PD tube obtains the laser intensity of the proportional seawater container and converts it into the current signal, which is processed by the second phase-locked amplifier circuit and sent to the microcontroller; the microcontroller calculates the concentration values of the standard seawater and the proportional seawater according to the obtained information and then calculates the concentration values of the standard seawater and the proportional seawater AbVIEW software platform display. The invention compares the concentration value of the standard seawater and the proportion seawater through the double light path contrast test, and constantly changes the amount of the relevant components of the proportion seawater, finally makes the proportion seawater concentration equal to the standard seawater concentration, and completes the calibration of the seawater pool.

【技术实现步骤摘要】
一种基于海水透过率的海水池标定系统
本专利技术涉及海底激光通信系统中海水配比
，特别涉及一种基于海水透过率的海水池标定系统。
技术介绍
海水是一个复杂的物理、化学、生物组合系统，它含有溶解物质、悬浮体和很多各种各样的活性有机体。由于海水中的物质和悬浮体的不均匀性，导致光波在水下传播过程中因吸收和散射作用而产生衰减，因而海底光通信技术一直没有得到重视。直到1963年，Dimtley等人在研究光波在海洋中的传播特性时，发现450-550纳米波段内蓝绿光在海水中的衰减比其它光波段的衰减要小很多，证实在海洋中亦存在一个类似于大气中存在的透光窗口。这一物理现象的发现为解决长期水下目标探测、通信等难题提供了基础。水下光学通信技术研究前期主要集中在军事领域，长期以来一直是水下潜艇通信中的关键技术。美国海军从1977年提出卫星与潜艇间通信的可行性后,就与美国国防研究远景规划局开始执行联合战略激光通信计划。从1980年起,以几乎每两年一次的频率，进行了迄今为止共6次海上大型蓝绿激光对潜通信试验，这些试验包括成功进行的12千米高空对水下300米深海的潜艇的单工激光通信试验，以及在更高的天空、长续航时间的模拟无人驾驶飞机与以正常下潜深度和航速航行的潜艇间的双工激光通信可行性试验，证实了蓝绿激光通信能在天气不正常、大暴雨、海水浑浊等恶劣条件下正常进行。由此可知，光波的水下传输特性是制约水下光学无线通信质量的重要因素之一，它对整个水下光学无线通信系统设计方案的确定产生着重要影响。所以，研究一套高效可行的海水池标定技术是实现水下激光通信向前发展的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于海水透过率的海水池标定系统，能够使配好的海水浓度与标准海水的一致。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于海水透过率的海水池标定系统，所述海水池标定系统包括：激光测量单元和信号处理单元；所述激光测量单元包括激光器、分光棱镜、标准海水容器以及配比海水容器；所述信号处理单元包括第一PD管、第二PD管、第一锁相放大器电路、第二锁相放大器电路、微控制器、PC机LabVIEW软件平台；所述激光器用于发出450～550nm波长的蓝绿激光；所述激光器的输出端与所述分光棱镜的输入端连接；所述分光棱镜用于将入射的蓝绿激光通量分离为反射光和透射光，并将所述反射光照射到所述标准海水容器的照射面上，所述透射光照射到所述配比海水容器的照射面上；所述分光棱镜的输出端分别与所述标准海水容器的入光口、所述配比海水容器的入光口连接；所述标准海水容器用于存放标准海水；所述配比海水容器用于存放配比海水；所述标准海水容器的出光口与所述第一PD管的输入端连接；所述配比海水容器的出光口与所述第二PD管的输入端连接；所述第一PD管用于获取经过标准海水的激光强度，并将所述标准海水的激光强度转换成标准海水电流信号；所述第二PD管用于获取经过配比海水的激光强度，并将所述配比海水的激光强度转换成配比海水电流信号；所述第一PD管的输出端与所述第一锁相放大器电路的输入端连接；所述第二PD管的输出端与所述第二锁相放大器电路的输入端连接；所述第一锁相放大器电路用于对获取的标准海水电流信号进行转换放大去噪提取处理；所述第二锁相放大器电路用于对获取的配比海水电流信号进行转换放大去噪提取处理；所述第一锁相放大器电路的输出端、所述第二锁相放大器电路的输出端均与所述微控制器的输入端连接；所述微控制器用于获取处理后的标准海水电压信号和配比海水电压信号，并根据所述处理后的标准海水电压信号和配比海水电压信号，计算标准海水浓度值和配比海水浓度值，实时将所述标准海水浓度值和所述配比海水浓度值发送到所述PC机的LabVIEW软件平台显示。可选的，所述分光棱镜采用90°分光；所述分光棱镜的折光膜要求为透射光能量与反射光能量之比为1:1。可选的，所述标准海水容器、所述配比海水容器的入光口和出光口均采用透过率为99％的镀膜。可选的，所述第一PD管与所述第二PD管相同，均为用PN结单向导电性的结型光电信息转换器件。可选的，所述第一PD管和所述第二PD管的光谱响应范围均为450～550nm。可选的，所述第一锁相放大器电路与所述第二锁相放大器电路相同，均包括用于将电流信号转成电压信号的I/V变换电路和用于将电压信号放大并滤除噪声干扰的锁相放大电路。可选的，所述微控制器为以Atmega128L单片机为核心的处理电路；所述微控制器包括A/D转换器和处理器；所述A/D转换器用于将实时采集的处理后的标准海水电压信号和配比海水电压信号转换成数字电压量信号；所述处理器用于读取所述A/D转换器转换后的数字电压量信号，并结合海水浓度测量原理，计算标准海水浓度值和配比海水浓度值。可选的，所述微控制器通过UART串口将所述标准海水浓度值和所述配比海水浓度值发送到所述PC机的LabVIEW软件平台。可选的，所述PC机LabVIEW软件平台包括LabVIEW可执行程序和基于LabVIEW的串口接收驱动程序，所述LabVIEW可执行程序读取所述微控制器发送的所述标准海水浓度值和所述配比海水浓度值，并在所述PC机LabVIEW软件平台上以界面分块的形式显示所述标准海水浓度值和所述配比海水浓度值。可选的，所述PC机LabVIEW软件平台兼容Windows系统和Linux系统。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种基于海水透过率的海水池标定系统，该海水池标定系统包括：激光器、分光棱镜、标准海水容器、配比海水容器、第一PD管、第二PD管、第一锁相放大器电路、第二锁相放大器电路、微控制器、PC机LabVIEW软件平台；配比过程为激光器输出的蓝绿激光经过分光棱镜分别照射在标准海水容器、配比海水容器的照射面上；第一PD管获取标准海水容器的激光强度并转换成电流信号，经过第一锁相放大器电路处理后发送至微控制器；第二PD管获取配比海水容器的激光强度并转换成电流信号，经过第二锁相放大器电路处理后发送至微控制器；微控制器根据获取的信息计算标准海水和配比海水的浓度值并在PC机的LabVIEW软件平台显示。本专利技术通过标准海水和配比海水的双光路对比测试，对比配比海水与标准海水的浓度值，不断改变配比海水的相关成分的添加量，最终使得配比海水浓度与标准海水浓度相等，完成海水池的标定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本专利技术实施例海水池标定系统的结构框图；图2为本专利技术实施例I/V变换电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例锁相放大电路的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于海水透过率的海水池标定系统，能够使配好的海水浓度与标准海水的浓度一致。为使本专利技术的上述目的、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于海水透过率的海水池标定系统，其特征在于，所述海水池标定系统包括：激光测量单元和信号处理单元；所述激光测量单元包括激光器、分光棱镜、标准海水容器以及配比海水容器；所述信号处理单元包括第一PD管、第二PD管、第一锁相放大器电路、第二锁相放大器电路、微控制器、PC机LabVIEW软件平台；所述激光器用于发出450‑550nm波长的蓝绿激光；所述激光器的输出端与所述分光棱镜的输入端连接；所述分光棱镜用于将入射的蓝绿激光通量分离为反射光和透射光，并将所述反射光照射到所述标准海水容器的照射面上，所述透射光照射到所述配比海水容器的照射面上；所述分光棱镜的输出端分别与所述标准海水容器的入光口、所述配比海水容器的入光口连接；所述标准海水容器用于存放标准海水；所述配比海水容器用于存放配比海水；所述标准海水容器的出光口与所述第一PD管的输入端连接；所述配比海水容器的出光口与所述第二PD管的输入端连接；所述第一PD管用于获取经过标准海水的激光强度，并将所述标准海水的激光强度转换成标准海水电流信号；所述第二PD管用于获取经过配比海水的激光强度，并将所述配比海水的激光强度转换成配比海水电流信号；所述第一PD管的输出端与所述第一锁相放大器电路的输入端连接；所述第二PD管的输出端与所述第二锁相放大器电路的输入端连接；所述第一锁相放大器电路用于对获取的标准海水电流信号进行转换放大去噪提取处理；所述第二锁相放大器电路用于对获取的配比海水电流信号进行转换放大去噪提取处理；所述第一锁相放大器电路的输出端、所述第二锁相放大器电路的输出端均与所述微控制器的输入端连接；所述微控制器用于获取处理后的标准海水电压信号和配比海水电压信号，并根据所述处理后的标准海水电压信号和配比海水电压信号，计算标准海水浓度值和配比海水浓度值，实时将所述标准海水浓度值和所述配比海水浓度值发送到所述PC机的LabVIEW软件平台显示。...

【技术特征摘要】
1.一种基于海水透过率的海水池标定系统，其特征在于，所述海水池标定系统包括：激光测量单元和信号处理单元；所述激光测量单元包括激光器、分光棱镜、标准海水容器以及配比海水容器；所述信号处理单元包括第一PD管、第二PD管、第一锁相放大器电路、第二锁相放大器电路、微控制器、PC机LabVIEW软件平台；所述激光器用于发出450-550nm波长的蓝绿激光；所述激光器的输出端与所述分光棱镜的输入端连接；所述分光棱镜用于将入射的蓝绿激光通量分离为反射光和透射光，并将所述反射光照射到所述标准海水容器的照射面上，所述透射光照射到所述配比海水容器的照射面上；所述分光棱镜的输出端分别与所述标准海水容器的入光口、所述配比海水容器的入光口连接；所述标准海水容器用于存放标准海水；所述配比海水容器用于存放配比海水；所述标准海水容器的出光口与所述第一PD管的输入端连接；所述配比海水容器的出光口与所述第二PD管的输入端连接；所述第一PD管用于获取经过标准海水的激光强度，并将所述标准海水的激光强度转换成标准海水电流信号；所述第二PD管用于获取经过配比海水的激光强度，并将所述配比海水的激光强度转换成配比海水电流信号；所述第一PD管的输出端与所述第一锁相放大器电路的输入端连接；所述第二PD管的输出端与所述第二锁相放大器电路的输入端连接；所述第一锁相放大器电路用于对获取的标准海水电流信号进行转换放大去噪提取处理；所述第二锁相放大器电路用于对获取的配比海水电流信号进行转换放大去噪提取处理；所述第一锁相放大器电路的输出端、所述第二锁相放大器电路的输出端均与所述微控制器的输入端连接；所述微控制器用于获取处理后的标准海水电压信号和配比海水电压信号，并根据所述处理后的标准海水电压信号和配比海水电压信号，计算标准海水浓度值和配比海水浓度值，实时将所述标准海水浓度值和所述配比海水浓度值发送到所述PC机的LabVIEW软件平台显示。2.根据权利要求1所述的海水池标定系统，其特征在于，所述分光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，李小明，王彩霞，赵海丽，景文博，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22