海水硝酸盐原位传感器小型化紫外检测波长优化与仿真研究

来源：海洋技术学报杂志2026年第01期北京时间：

作者：苗鑫,关银龙,李丛,曹守启

单位：单位苗 鑫，关银龙，李 丛，曹守启（上海海洋大学信息学院,上海 201306）

摘要：面向海水检测行业对小型化、低功耗海水硝酸盐原位传感器的迫切需求，解决传统紫外光谱宽谱扫描方案难以兼顾微型化与检测精度的核心问题。本文构建集成硝酸盐吸收、溴离子等干扰效应及仪器噪声的高保真仿真模型，提出有限最优波长检测策略，结合随机森林算法实现波长智能筛选与非线性建模。根据仿真结果筛选出229nm、230nm、290nm三个波长组合，所建模型在0.5~1 000 μmol/L 浓度范围内决定系数（R2）达到0.965，残差相对误差约为2.87%；确定仪器信噪比14dB为核心设计门槛。该策略显著降低传感器光源与分光系统复杂度，为基于紫外发光二极管的小型化低功耗传感器奠定了坚实基础，尤其适用于寡营养海域低浓度硝酸盐检测。

关键词：硝酸盐检测；紫外光谱；传感器小型化；有限波长；随机森林；低功耗

基金资助：国家重点基础研究发展计划资助项目（D-8011-20-0115）