本发明涉及海水盐度检测技术，特别涉及一种海水盐度在线检测的方法及装置。
背景技术：
海水盐度是海水中含盐量的一个标度，盐度是反映海水的物理过程和化学过程的基本参数。海水盐度的实时在线检测，在海洋环境保护、海洋科学、海洋工程和军事国防等领域有重要意义。近年来，关于海水盐度的检测技术得到了的广泛重视。中国发明专利“棱镜模型多次折射的海水盐度检测装置”(专利申请号：201010603445.0)，利用激光器输出650nm波长的红光，照射参考液体和被测液体，并经棱镜多次折射后，红光被位置敏感器件PSD接收，根据PSD的位置变化信息计算出液体的盐度值。由于PSD是光电器件，需要提供电源才能工作，属于海水测量端(俗称湿端)带电的方法，不适合长时间的海上在线监测。中国发明专利“高精度海水盐度测量仪”(专利申请号：201210244182.8)，分别将被测海水和标准海水盛入两个不同的恒温槽中。通过正弦波发生器、高精确标准电阻及电压变换器等部件测量出海水样品和标准海水的电导率，根据海水样品与标准海水的电导率之比，换算出海水的盐度值。由于该方法需要将正弦波电压加到恒温槽中的电极之上，且恒温槽本身要加电工作，也是海水测量端(湿端)带电的方法。仅适用实验室内检测，不适用海上在线监测。中国发明专利“海水盐度的检测装置与方法”(专利申请号：201410425894.9)，其利用微纳光纤的强倏逝场与海水相互作用，在微纳光纤环形腔中产生谐振，以谐振波长按公式计算出海水的盐度值。该专利技术的检测原理先进，有好的应用前景。但需要用到光谱分析仪，以扫描方式获得被测海水的光谱图，读出被测海水的谐振峰波长。因此，该专利技术实施成本高，设备体积较大。中国发明专利“利用布里渊频移和线宽同步反演海水温度和盐度的方法”(专利申请号：201410386610.X)。其仅给出了在一定海水温度和盐度条件下，布里渊散射频移和线宽的计算公式与反演方法，并未涉及海水温度和盐度测量方法与装置设计。综上所述，现有的海水盐度检测技术存在多种技术缺陷，尤其不适用长时间的海上在线监测。
技术实现要素：
为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种海水盐度的在线检测方法及其装置，用扫频同步信号控制扫频激光光源，使其所输出调频光波的波长是一个周期性的锯齿波信号，将该调频光波分成两路，分别送至海水中的折射率探头和温度探头；该折射率探头为干涉仪结构，其返回的干涉光强信号的频率值与海水折射率相关，通过对该干涉光强信号做离散傅里叶变换，计算出海水折射率；该温度探头内置光纤Bragg光栅，其反射谱Bragg波长与海水温度相关，对上述扫频同步信号和光纤Bragg光栅反射光强信号进行同步的离散抽样，按照光栅温度传感解调算法，计算出海水温度值；根据所得的折射率、温度值及调频光波的平均波长，通过求解经验方程，得到被测海水的盐度值，从而实现海水盐度的在线检测。光纤Bragg光栅的英文：FiberBraggGrating，文献中常将光纤Bragg光栅，简称为FBG。本发明的有益效果是：一、采用波长以周期性的锯齿波变化的调频光波，能有效避免相位衰落现象。该折射率检测探头为干涉仪结构，干涉仪的传感臂由被测海水样本与反射镜构成，其参考臂由已知折射率的介质与反射镜构成，且传感臂与参考臂的长度相等，进入折射率检测探头的调频光波，在干涉仪的作用下，形成传感光和参考光，二者因干涉效应，产生干涉光，并由折射率检测探头返回。根据双光束相干原理，该折射率检测探头返回的干涉光强度信号I(t)为：其中，t为时间变量，IS、IR分别为干涉仪的传感光强和参考光强，IS≥0，IR≥0，Δφ为干涉仪的传感光与参考光之间的相位差。因为传感臂与参考臂的长度相等，故相位差Δφ为：其中，l为传感臂和参考臂的长度，nS、nR分别为海水的待测折射率、参考臂介质的已知折射率，λ(t)为激光光源输出光波的波长。如果激光光源输出固定波长的光波，即λ(t)＝λ0，λ0为常数，根据式(1)、(2)，则，折射率检测探头返回的干涉光强度信号I(t)为：其中，忽略IS、IR、nR随时间的变化，则干涉光强度信号I(t)对时间的微分其中，为海水折射率对时间的微分。由(4)式可知，当时，其中m为整数，有下式成立：以上意味着，当激光光源输出光波为固定波长λ0，且当时，即使海水折射率nS的随时间随变化，即干涉光强度信号I(t)对时间的微分也为零，I(t)完全不随海水折射率nS而变化。此时，折射率检测探头工作在最不灵敏的区域，出现所谓的相位衰落现象。因此，必须采用技术手段，才能避免相位衰落现象的影响，准确地实现物理量的传感。采用扫频激光光源输出调频光波，波长λ(t)是一个扫频周期为T的锯齿波信号，具体形式如下：其中，t为时间变量，n为非负整数，λ0为波长λ(t)在每个扫频周期T的起始或终止时刻，即t＝nT或t＝(n+1)T对应的波长值，且λ0为扫频过程中的最小波长，Δλ＞0，Δλ为波长的扫频变化范围，λ0+Δλ为λ(t)在每个扫频周期的中间时刻，即对应的波长值，且λ0+Δλ为扫频过程中的最大波长。如果Δλ＜＜λ0，利用级数展开，忽略高阶小量：将式(8)代入式(2)：将式(9)代入式(1)：如果忽略IS、IR在一个扫频周期T内的变化，将一个扫频周期T内的IS、IR视为常数，则以上干涉光强度信号I(t)为直流分量IDC与交流分量IAC(t)之和：、I(t)＝IDC+IAC(t)(11)其中，干涉光强度信号I(t)的直流分量IDC：IDC＝IS+IR(12)干涉光强度信号I(t)的交流分量IAC(t)为：上式的λ0、Δλ、l及nR为常数。海水折射率nS一般变化较慢，nS在一个扫频周期T内的也可视为常数，则一个扫频周期T内的交流分量IAC(t)为单频信号，其频率值ωs可见，一个扫频周期T内的交流分量IAC(t)为频率值ωs与海水折射率nS相关。利用式(14)，对其变换，得到下式：进而有：通过对干涉光强度信号I(t)做离散傅里叶变换，得到频率值ωs，利用式(15)，可计算出海水折射率nS。因此，采用扫频激光光源输出调频光波，可有效避免相位衰落现象的影响，准确地实现海水折射率的检测。另外，以周期性的锯齿波变化的波长，是连续变化的，相对周期性的方波形式，其激光光源输出变化更平滑，性能更稳定。二、采用波长以周期性的锯齿波变化的调频光波，方便光纤Bragg光栅实现温度传感解调。本温度探头内置光纤Bragg光栅，其反射光谱的Bragg波长与海水温度值相关，对上述扫频同步信号和光纤Bragg光栅反射光强度信号进行同步的离散抽样，得到当前温度状态下的反射光谱，由该反射光谱中的最大值及所对应的扫频同步信号电压值，得到相应的Bragg波长，再根据光纤Bragg光栅温度传感器的特性参数，计算出当前的海水温度值。因此，采用波长以周期性的锯齿波变化的调频光波，方便光纤Bragg光栅实现温度传感解调。三、通过求解经验方程，计算海水的盐度值。根据所得的折射率、温度值及调频光波的平均波长，通过求解经验方程，得到被测海水的盐度值，从而实现海水盐度的在线检测。参考文献：XiaohongQuanandEdwardS.Fry.Empiricalequationfortheindexofrefractionofseawater，APPLIEDOPTICS[J].1995.Vol.34,No.18:3477-3480。经验方程具体形式如下：其中，各系数为：n0＝1.31405，n1＝1.779×10-4，n2＝-1.05×10-6，n3＝1.6×10-8，n4＝-2.02×10-6，n5＝15.868，n6＝0.01155，n7＝-0.00423，n8＝-4382，n9＝1.1455×106。以上经验方程将海水的折射率视为海水盐度值、温度值及光波的平均波长的函数，参考文献表明，其计算结果与实验数据吻合度好，准确度可靠。四、本发明属于海水测量端(湿端)完全不带电的方法。本发明的一种海水盐度在线检测装置，其包括水上平台、海水折射率检测探头和海水温度检测探头。该水上平台需供电工作，而放置在海水中的两种检测探头，均由光学无源器件组成，无需供电。其与水上平台没有任何电气连接，仅通过两根光纤相连，属于海水测量端(湿端)完全不带电的方法。具有防漏电、防腐蚀、安装简单、维护方便的特点。更适合野外环境下的海水盐度在线检测。附图说明图1是本发明海水盐度在线检测装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步说明。实施方式1：一种海水盐度在线检测方法，包括以下步骤：步骤1：控制扫频同步信号源，使其输出的扫频同步信号V(t)是扫频周期为T的锯齿波电压信号，其具体形式如下：其中，t为时间变量，n为非负整数，n＝012,......，V0为V(t)在每个扫频周期T的起始或终止时刻，即t＝nT或t＝(n+1)T对应的电压值，而VP为V(t)在每个扫频周期的中间时刻，即对应的电压值，且V0≥0，V...