[实用新型]一种表层海水中溶存甲烷检测系统

说明书

本实用新型公开了一种表层海水中溶存甲烷检测系统，该检测系统包括空芯光子晶体光纤、所述空芯光子晶体光纤的进气端和出气端分别熔接单模光纤和多模光纤，所述空芯光子晶体光纤的进气端位于密闭的进气室内，所述空芯光子晶体光纤的出气端位于密闭的出气室内，所述空芯光子晶体光纤的进气端侧面开设进气孔，所述空芯光子晶体光纤的出气端侧面开设出气孔；所述单模光纤连接中红外激光器，所述多模光纤连接光电探测器和数据采集处理器；所述进气室连接标气系统和海水溶存甲烷平衡系统，所述出气室连接真空泵和泄压阀。本实用新型所公开的系统及方法利用空芯光子晶体光纤作为吸收气室，可以提高光谱吸收路径的长度和提高测量精度。

技术领域

本实用新型涉及海洋探测技术领域，特别涉及一种表层海水中溶存甲烷检测系统。

背景技术

甲烷是一种重要的温室气体，大气中甲烷浓度的变化对全球气候变化会产生重要的影响。海洋是大气甲烷的重要源和汇，实时测量海洋中溶存的甲烷气体浓度，对了解全球气候变化具有重要的意义。红外光谱吸收法测量气体浓度，是近些年发展起来的一种气体浓度检测方法，在海水溶存气体测量中得到了广泛的应用。由于大气中甲烷浓度较低，只有1-2ppm，因此表层海水中溶存的甲烷含量很低，这对海水溶存甲烷气体的高精度测量提出了挑战。

现有采用红外光谱吸收法测量海水溶存甲烷气体浓度采用近红外波段1.654μm甲烷吸收线，为了达到海水溶存甲烷高精度测量的目的，一般采用多次反射吸收池来加大气体吸收路径。多次反射吸收池对光路结构要求非常高，需要采用复杂的透镜组来实现光聚焦准直并实现多次反射。多次反射吸收池对温度、振动等敏感，当环境温度变化等原因使得机械结构发生微小变化时，都会对光反射路径及反射次数产生严重影响。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种表层海水中溶存甲烷检测系统，利用空芯光子晶体光纤作为吸收气室，可以提高光谱吸收路径的长度和提高测量精度的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种表层海水中溶存甲烷检测系统，包括空芯光子晶体光纤、所述空芯光子晶体光纤的进气端和出气端分别熔接单模光纤和多模光纤，所述空芯光子晶体光纤的进气端位于密闭的进气室内，所述空芯光子晶体光纤的出气端位于密闭的出气室内，所述空芯光子晶体光纤的进气端侧面开设进气孔，所述空芯光子晶体光纤的出气端侧面开设出气孔；所述单模光纤连接中红外激光器，所述多模光纤连接光电探测器和数据采集处理器；所述进气室连接标气系统和海水溶存甲烷平衡系统，所述出气室连接真空泵和泄压阀。

上述方案中，所述标气系统包括标准甲烷气瓶和高纯氮气气瓶，两者通过二通电磁阀和进气管路一连接进气室，所述进气管路一上设置减压阀和流量计。

上述方案中，所述海水溶存甲烷平衡系统包括依次通过管路连接的水泵、过滤芯、高分子薄膜、干燥室和气体储存室，所述气体储存室通过进气管路二连接进气室，所述进气管路二上设置电磁阀。

上述方案中，所述进气室与标气系统以及海水溶存甲烷平衡系统之间通过气动快速接头连接。

上述方案中，所述出气室与真空泵以及泄压阀之间通过气动快速接头连接。

上述方案中，所述空芯光子晶体光纤通过光纤胶水固定于进气室和出气室的底板上。

一种表层海水中溶存甲烷检测方法，采用上述的一种表层海水中溶存甲烷检测系统，包括如下步骤：

(1)海水中溶存甲烷平衡过程：将海水溶存甲烷平衡系统放置于水下，开启系统，海水中溶存的甲烷在海水溶存甲烷平衡系统中进行平衡储存；