专利名称：水体中总有机碳的测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种水体中总有机碳的测量方法及装置。
背景技术：
目前，水体(例如海洋、湖泊或江河)中的总有机碳(Total OrganicCarbon,以下 简称为T0C)是水体有机污染物的综合指标，是海洋环境监测最重要的项目之一，因为TOC 是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标，因此TOC更能直接合理的表示水体中 被有机物污染的程度。现有技术中，水体中TOC的测量技术通常是在实验室平台上进行，具 体为假定水体中的TOC对应的信号是平稳或时不变的，然后，根据检测到的信号计算水体 中TOC的含量。由上可知，由于水体有机物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TOC的测量方法假定水体中的TOC对应的信号是平稳的或时不 变的，测量的结果的准确性和代表性将受到质疑。因此，现有技术中TOC的测量方法的可靠
性较差。
发明内容
本发明提供一种水体中总有机碳的测量方法及装置，用以解决现有技术中水体中 总有机碳的测量方法可靠性较差的缺陷，实现提高水体中总有机碳的测量方法的可靠性。本发明提供一种水体中总有机碳的测量方法，包括对实验池中的水体进行检测，以获得所述水体中的有机碳对应的电压信号；对所述电压信号进行积分处理，以得到所述电压信号对应的面积值；根据所述面积值和预设的浓度公式，计算所述水体中的总有机碳的浓度，其中，所 述预设的浓度公式为所述浓度与所述面积值之间的线性关系公式。本发明还提供一种水体中总有机碳的测量装置，包括检测模块，用于对实验池中的水体进行检测，以获得所述水体中的有机碳对应的 电压信号；积分处理模块，用于对所述电压信号进行积分处理，以得到所述电压信号对应的 面积值；计算模块，用于根据所述面积值和预设的浓度公式，计算所述水体中的总有机碳 的浓度，其中，所述预设的浓度公式为所述浓度与所述面积值之间的线性关系公式。本发明提供的水体中总有机碳的测量方法及装置，通过对实验池中水体中进行检 测，以获得不同时刻水体中的有机碳对应的电压信号；然后，将电压信号进行积分以得到电 压信号对应的面积值；最后，将面积值带入浓度公式便可以准确可靠的获得水体中总有机 碳的浓度。由于检测到的电压信号无需假定为平稳的或时不变的，从而可以实时准确的检 测出水体中总有机碳的浓度，提高了水体中总有机碳的测量方法的可靠性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明水体中总有机碳的测量方法实施例一的流程图；图2为本发明水体中总有机碳的测量方法实施例二的流程图；图3为本发明水体中总有机碳的测量方法实施例二中步骤1的流程图；图4为本发明水体中总有机碳的测量方法实施例二中步骤3的流程图；图5为本发明水体中总有机碳的测量装置实施例结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明水体中总有机碳的测量方法实施例一的流程图。如图1所示，本实 施例水体中总有机碳的测量方法，包括步骤1、对实验池中的水体进行检测，以获得水体中的有机碳对应的电压信号。具 体的，通过对实验池中的水体进行检测，可以获得不同时刻水体中的有机碳对应的电压信 号，从而无需假设水体中的有机碳对应的电压信号是稳定的或时不变的，从而能够准确的 获得有机碳对应的电压信号。步骤2、对电压信号进行积分处理，以得到电压信号对应的面积值。具体的，通过步 骤1可以获得不同时刻的有机碳对应的电压信号与时间所形成的二维曲线，通过步骤2对 电压信号进行积分处理，可以获得电压信号与时间长度形成的面积的大小，即获得电压信 号对应的面积值。步骤3、根据面积值和预设的浓度公式，计算水体中的总有机碳的浓度，其中，预设 的浓度公式为浓度与面积值之间的线性关系公式。具体的，水体中的总有机碳的浓度与电 压信号对应的面积值呈线性关系，可以通过步骤3将步骤2中获得的面积值带入到预设的 浓度公式中，以准确计算得到水体中的总有机碳的浓度。本实施例水体中总有机碳的测量方法，通过对实验池中水体中进行检测，以获得 不同时刻水体中的有机碳对应的电压信号；然后，将电压信号进行积分以得到电压信号对 应的面积值；最后，将面积值带入浓度公式便可以准确可靠的获得水体中总有机碳的浓度。 由于检测到的电压信号无需假定为平稳的或时不变的，从而可以实时准确的检测出水体中 总有机碳的浓度，提高了本实施例水体中总有机碳的测量方法的可靠性。图2为本发明水体中总有机碳的测量方法实施例二的流程图。如图2所示，本实 施例水体中总有机碳的测量方法，基于上述水体中总有机碳的测量方法实施例一，包括有 步骤1-步骤3，其区别在于在步骤1之前还包括步骤1’、向实验池中注入臭氧，以使臭氧与水体中的有机碳反应发光。具体的，为了方便的获得水体中的有机碳所对应的电压信号，本实施例中的步骤1 ’将臭氧注入到实验 池中的水体中，臭氧将与有机碳发生反应而发光，水体中总有机碳的浓度越大光的强度就 越强。步骤1具体为对实验池中的水体发出的光进行检测，并将光转换为电压信号。具 体的，通过步骤1’使实验池中的水体发出的光，步骤1将检测实验池的水体发出的光的强 度，并将检测到的光对应转换为电压信号，从而可以方便的获得水体中的有机碳所对应的 电压信号。进一步的，在步骤2对电压信号进行积分处理，以得到电压信号对应的面积值之 前,还包括步骤2’、对电压信号进行除噪处理。具体的，由于在对实验池的水体进行检测以获 得电压信号的过程中，检测到过程会受到外界多种因素的影响，从而需要对检测到的电压 信号进行除噪处理，例如，可以通过一维小波变换对电压信号进行处理，以有效的对电压信 号进行除噪处理。本实施例水体中总有机碳的测量方法，通过将臭氧注入到水体中以使臭氧与有机 碳反应发光，可以方便的通过检测实验池中发出的光的强度，并将光转化为电压信号，从而 可以方便的获得水体中有机碳对应的电压信号。另外，通过对获得的电压信号进行除噪处 理，可以有效的削弱外界因素对检测到的电压信号造成的影响，使电压信号更加准确，更有 利于提高本实施例水体中总有机碳的测量方法的可靠性。基于上述技术方案，可选的，如图3所示，本实施例中的步骤1包括如下具体步 骤步骤11、判断电压信号是否稳定。具体的，通过步骤11对检测到的电压信号进行 判断，确定电压信号是否处于稳定状态。例如可以计算连续的多个电压信号的相对标准偏 差；若相对标准偏差小于预设的标准偏差，则确定电压信号处于稳定状态。在一段时间范围 内，可以检测到不同时刻对应的电压信号，然后计算出连续的多个电压信号的相对标准偏 差，将计算出的相对标准偏差与预设的标准差进行比较，若相对标准偏差小于预设的标准 偏差，则可以确定检测到的电压信号处于稳定状态。步骤12、若电压信号处于稳定状态，在不向实验池中继续注入水体的情况下，检测 水体中的有机碳对应的第一电压信号，直至第一电压信号与处于稳定状态的电压信号的平 均值之比小于预设阀值。具体的，当判断出电压信号处于稳定状态后，则停止向实验池中继 续注入水体，并同时开始检测记录水体中的有机碳对应的第一电压信号。由于实验池中持 续注入臭氧，水体中的有机碳的含量逐渐降低，实验池的水体发出的光的强度也逐渐变弱， 从而导致检测到的第一电压信号的电压值将逐渐降低。当第一电压信号与处于稳定状态的 电压信号的平均值之比小于预设阀值时，所检测到的所有电压值即为第一电压信号。步骤13、在第一电压信号的电压值与处于稳定状态的电压信号的平均值之比小于 预设阀值后，在向实验池中继续注入水体的情况下，检测水体中的有机碳对应的第二电压 信号，直至检测到第二电压信号出现最高值，其中，最高值为检测到的第二电压信号第一次 出现前一时刻的电压值大于后一时刻的电压值时所取得前一时刻的电压值的大小。具体 的，当第一电压信号的电压值与处于稳定状态的电压信号的平均值之比小于预设阀值后， 实验池中将重新继续注入水体，并同时开始检测记录水体中的有机碳对应的第二电压信号。由于实验池中注入了新的水体，使实验池中的有机碳的含量增多，实验池的水体发出的 光的强度也逐渐变强，从而导致检测到的第二电压信号的电压值将逐渐增大。在检测第二 电压信号的过程中，当第一次出现检测到的前一时刻的电压值大于后一时刻的电压值时， 将该前一时刻的电压值作为最高值，所检测到的所有电压值即为第二电压信号。而本实施例中的步骤2具体为对第一电压信号和第二电压信号进行积分处理。 具体的，步骤2中获得的面积值包括两部分，即第一电压信号对应的面积值和第二电压信 号对应的面积值之和。本实施例水体中总有机碳的测量方法，通过在判断得到电压信号处于稳定状态 后，再检测不同时间段内水体中的有机碳对应的电压信号，可以更加准确有效的获得电压 信号对应的面积值，从而可以更加准确的得到水体中总有机碳的浓度，更有利于提高本实 施例水体中总有机碳的测量方法的可靠性。基于上述技术方案，可选的，本实施例步骤1具体为根据预设的采样频率对实验 池中的水体进行检测，其中，采样频率为连续的多个电压信号的相对标准偏差最小时的频率值。具体而言，在对实验池中的水体进行检测的过程中，可以根据预设的采样频率进 行检测，其中，该采用频率为当检测到的电压信号的相对标准偏差的数值为最小值时所对 应的频率值。通过采用预设的采样频率对实验池中的有机物对应的电压信号进行检测，可 以更加准确的获得有机碳对应的电压信号；并且由于采用预设的采样频率进行检测，可以 更加准确容易的计算出电压信号对应的面积值。进一步的，本实施例水体中总有机碳的测量方法既可以连续的检测实验池中总有 机碳的浓度，还可以采用间断模式检测实验池中总有机碳的浓度。采用间断模式时，步骤1 将根据预设的采样频率对实验池中的水体进行检测，具体的，上述步骤12和步骤13可以采 用如下方法获得根据预设的采样频率对实验池中的水体进行间隔检测，以获得多个电压 信号，其中，电压信号的个数为预设检测次数。具体的，可以事先设定好间隔检测所要检测 到次数，然后根据预设的采样频率间隔检测出不同时间段内对应的电压信号。本实施例中 的步骤2具体为对各个电压信号进行积分处理，以得到各个电压信号对应的面积值。具体 的，对每个时间段内的电压信号进行积分处理，从而可以获得各个电压信号在各自所在的 时间段内对应的面积值。又进一步的，本实施例中的步骤3可以具体为步骤31、去除面积值中的最大面积值和最小面积值；步骤32、对剩余的面积值求平均值，以得到平均面积值；步骤33、根据平均面积值和预设的浓度公式，计算水体中的总有机碳的浓度。具 体的，通过步骤2获得各个电压信号对应的面积值后，将最大面积值和最小面积值去除；然 后，可以计算剩余面积值之和，以求得上述面积值的平均面积值；最后，将平均面积值带入 到浓度公式，便可以计算出水体中的总有机碳的浓度。更进一步的，在本实施例中的预设的浓度公式可以采用事先设定好的公式，也可 以在初次检测电压信号的过程中进行现场设定。具体而言，为了事先设定预设的浓度公式， 本实施例水体中总有机碳的测量方法在步骤33之前，还包括步骤33’、设定预设的浓度公式，具体为根据平均面积值和预设的浓度值，获得
7预设的浓度值与平均面积值之间的线性关系，以得到预设的浓度公式。具体的，可以通过计 算获得的平均面积值与预设的浓度值相匹配，使平均面积值与预设的浓度值一一对应，从 而可以方便的获得预设的浓度值与平均面积值之间的线性关系。例如可以检测两次平均 面积值，两次平均面积值将分别对应不同的预设的浓度值，然后，根据两组平均面积值和预 设的浓度值，计算出预设的浓度公式。本实施例水体中总有机碳的测量方法，通过采用预设的采样频率对实验池中的水 体进行检测，可以更加准确的获得有机碳对应的电压信号；并且由于采用预设的采样频率 进行检测，可以更加准确容易的计算出电压信号对应的面积值。通过设定预设的浓度公式， 可以方便的根据实际需要设定浓度公式，从而使计算得到的总有机碳的浓度值更加准确， 更有利于提高本实施例水体中总有机碳的测量方法的可靠性。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序 在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。图5为本发明水体中总有机碳的测量装置实施例结构示意图。如图5所示，本实 施例水体中总有机碳的测量装置，包括检测模块10、积分处理模块20和计算模块30。检测模块10用于对实验池中的水体进行检测，以获得水体中的有机碳对应的电
压信号。积分处理模块20用于对电压信号进行积分处理，以得到电压信号对应的面积值。计算模块30用于根据面积值和预设的浓度公式，计算水体中的总有机碳的浓度， 其中，浓度公式为浓度与面积值之间的线性关系公式。具体而言，本实施例中的检测模块10、积分处理模块20和计算模块30具体工作过 程可以参见本发明水体中总有机碳的测量方法实施例的记载，在此不再赘述。本实施例水体中总有机碳的测量装置，通过对实验池中水体中进行检测，以获得 不同时刻水体中的有机碳对应的电压信号；然后，将电压信号进行积分以得到电压信号对 应的面积值；最后，将面积值带入浓度公式便可以准确可靠的获得水体中总有机碳的浓度。 由于检测到的电压信号无需假定为平稳的或时不变的，从而可以实时准确的检测出水体中 总有机碳的浓度，提高了本实施例水体中总有机碳的测量方法的可靠性。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
一种水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，包括对实验池中的水体进行检测，以获得所述水体中的有机碳对应的电压信号；对所述电压信号进行积分处理，以得到所述电压信号对应的面积值；根据所述面积值和预设的浓度公式，计算所述水体中的总有机碳的浓度，其中，所述预设的浓度公式为所述浓度与所述面积值之间的线性关系公式。
2.根据权利要求1所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，在所述对实验池 中的水体进行检测之前，还包括向所述实验池中注入臭氧，以使所述臭氧与所述水体中的有机碳反应发光；所述对实验池中的水体进行检测，具体为对所述实验池中的水体发出的光进行检测， 并将所述光转换为所述电压信号。
3.根据权利要求2所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，在所述对所述电 压信号进行积分处理，以得到所述电压信号对应的面积值之前，还包括对所述电压信号进 行除噪处理。
4.根据权利要求1-3任一所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，所述对实 验池中的水体进行检测具体为判断所述电压信号是否稳定；若所述电压信号处于稳定状态，在不向所述实验池中继续注入水体的情况下，检测所 述水体中的有机碳对应的第一电压信号，直至所述第一电压信号与处于稳定状态的电压信 号的平均值之比小于预设阀值；在所述第一电压信号的电压值与处于稳定状态的电压信号的平均值之比小于预设阀 值后，在向所述实验池中继续注入水体的情况下，检测所述水体中的有机碳对应的第二电 压信号，直至检测到所述第二电压信号出现最高值，其中，所述最高值为检测到的所述第二 电压信号第一次出现前一时刻的电压值大于后一时刻的电压值时所取得前一时刻的电压 值的大小；所述对所述电压信号进行积分处理，具体为对所述第一电压信号和所述第二电压信 号进行积分处理。
5.根据权利要求4所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，所述判断所述电 压信号是否稳定具体为计算连续的多个所述电压信号的相对标准偏差；若所述相对标准偏差小于预设的标准偏差，则确定所述电压信号处于稳定状态。
6.根据权利要求1-3任一所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，所述对实 验池中的水体进行检测，具体为根据预设的采样频率对所述实验池中的水体进行检测，其中，所述采样频率为连续的 多个所述电压信号的相对标准偏差最小时的频率值。
7.根据权利要求6所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，所述根据预设的 采样频率对所述实验池中的水体进行检测，具体为根据预设的采样频率对所述实验池中的水体进行间隔检测，以获得多个所述电压信 号，其中，所述电压信号的个数为预设检测次数；对所述电压信号进行积分处理，具体为对各个所述电压信号进行积分处理，以得到各个所述电压信号对应的面积值。
8.根据权利要求7所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，所述根据所述面 积值和预设的浓度公式，计算所述水体中的总有机碳的浓度，具体为去除所述面积值中的最大面积值和最小面积值； 对剩余的所述面积值求平均值，以得到平均面积值；根据所述平均面积值和预设的浓度公式，计算所述水体中的总有机碳的浓度。
9.根据权利要求8所述的水体中总有机碳的测量方法，其特征在于，在所述根据所述 平均面积值和预设的浓度公式之前，还包括设定预设的浓度公式，具体为根据所述平均 面积值和预设的浓度值，获得所述预设的浓度值与所述平均面积值之间的线性关系，以得 到预设的浓度公式。
10. 一种水体中总有机碳的测量装置，其特征在于，包括检测模块，用于对实验池中的水体进行检测，以获得所述水体中的有机碳对应的电压信号；积分处理模块，用于对所述电压信号进行积分处理，以得到所述电压信号对应的面积值；计算模块，用于根据所述面积值和预设的浓度公式，计算所述水体中的总有机碳的浓 度，其中，所述预设的浓度公式为所述浓度与所述面积值之间的线性关系公式。
全文摘要
本发明提供一种水体中总有机碳的测量方法及装置。水体中总有机碳的测量方法，包括对实验池中的水体进行检测，以获得水体中的有机碳对应的电压信号；对电压信号进行积分处理，以得到电压信号对应的面积值；根据面积值和预设的浓度公式，计算水体中的总有机碳的浓度，其中，预设的浓度公式为浓度与面积值之间的线性关系公式。通过对实验池中水体中进行检测，以获得不同时刻水体中的有机碳对应的电压信号；然后，将电压信号进行积分以得到电压信号对应的面积值；最后，将面积值带入浓度公式便可以准确可靠的获得水体中总有机碳的浓度。由于检测到的电压信号无需假定为平稳的或时不变的，提高了水体中总有机碳的测量方法的可靠性。
文档编号G01N27/60GK101915723SQ201010237328
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者任国兴, 侯广利, 刘东彦, 刘岩, 孙继昌, 尤小华, 张虹斌, 张颖, 张颖颖, 曹煊, 汤永佐, 王洪亮, 石小梅, 程岩, 马然, 高杨 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所