专利名称：水滴粒径分布测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种海洋环境的光学散射测量技术，具体地说是一种水滴粒径分布测量装置。
背景技术：
目前国外具有代表性的水滴检测装置是Mestayer等利用光的散射原理研制的装置，采用粒子测量系统CSAP-100HU和DAP-220激光分光计作为接受器件，可以对10-470μm的水滴谱分布进行系统观测，主要用于室内实验室使用；另Ling等(1993)也采用光学散射原理，以光电倍增管作为接收器件，光学设备比较复杂，成本较高。
适用于海洋环境的水滴粒径分布测量装置是用光学方法检测海洋中微小水滴的一种设备。根据以往的研究结果，水滴的粒径分布在1μm -200μm之间。其峰值在10-20μm处。采用摄像系统，则必须要求分辨率达到几微米，受限于目前CCD产品和光学镜头的技术指标，要达到如此要求，视场只有毫米级，光学系统基本为显微光学系统，在外海现场工作环境较恶劣的情况下不适用，因此只有利用光的散射原理来完成测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种水滴粒径分布测量装置，以弥补现有技术的不足。
测量原理是光照射到水滴粒子上，将在光的传播方向上引起散射。当粒径参数α＝πd/λ很小(α＜＜1)时，对应某一粒径d的散射光强度的入射光强度的关系为Is=I0Nπ4d68R2λ4(m2-1m2+2)(1+cos2θ)]]>式中，Is为散射光强度的平行偏振分量；d为粒子直径；m为粒子的折射指数，与粒子的性质(材料)有关，N为粒子个数。如果在一定散射方向θ上将散射光通过接收镜将其聚集在吸光元件上，将光信号转变为电信号，输到一个光电测量系统，测出其散射光强度，散射光强度与粒子大小个数对应即可实现测量。
本实用新型有含光源、准直透镜组与前端有发射窗口的发射腔，相邻的测量腔及有光电接收器的接收腔和相应的含计算机软件的控制装置，其特征在于上述发射腔，测量腔和接收腔均以壳体包容密封，且测量腔为左、右、下三面各开有一个测量海浪飞沫的圆孔。结构简单，成本低，精度高。
图1本实用新型的总体结构示意图。其中1、发射腔；2、光源；3、准直透镜组；4、发射窗口；5、测量腔6、接收窗口；7、接收透镜组；8、光电接收器；9、接收腔；1 0、壳体；11、圆孔。
具体实施方式
本实用新型有含光源2、准直透镜组3与前端有发射窗口4的发射腔1，相邻的测量腔5及有光电接收器8的接收腔9和相应的含计算机软件的控制装置，其特征在于上述发射腔1，测量腔5和接收腔9并以壳体10包容密封，且测量腔5为左、右、下三面各开有一个测量海浪飞沫的圆孔11。
本发射腔1安装在壳体10的前部，相邻接的测量腔5安装在壳体的中间，接收腔9位于壳体10的末部，光源2和准直透镜组3分别固定在发射腔1中，发射窗口4固定在测量腔5前端；测量腔5前联接发射腔1，后联接接收腔9，玻璃接收窗口6固定在测量腔5后端与接收透镜组7相联；上述光电接收器8为市售环形光电接收器，该光电接收器8固定在接收透镜组7后、接收腔9的中心。
如图1，本实用新型发射腔1由光源2，发射光束由准直透镜组3准直后成平行光束，透过发射窗口4，左、右、下三面开有圆孔11的测量腔5；(主要测量海浪的飞沫，所以测量腔上方不开口)，光束由测量腔5到达接收窗口6，由接收透镜组7，把被测光全部汇聚到环形光电接收器8上，光电接收器8使光信号转换成电信号后经由已有电信号处理电路进行处理即得到被测水滴的粒径大小。
光源2采用半导体激光二极管，峰值功率300mW，波长655nm，工作电压2.2～2.5V。数据采集采用64环形光电接收器件8，在日光亮度条件下，该光电接收器8的输出电流在0.2毫安到10毫安之间，灵敏度较高。
上述壳体10为采用耐海水腐蚀的不锈钢的圆形外壳；上述窗口4和接收窗口6为一个密封的光学窗口；上述光源2采用半导体激光器，将激光器的发散光用通常的准直透镜组变为准直光，进入测量腔，接收透镜组7把来自测量腔的光全部汇聚到上述光电接收器8上。当有水滴经过测量腔5的光路时光强就发生变化，强度发生变化的光被光电接收器变为电信号，再由已有电信号处理电路进行处理后得到水滴的粒径。
本实用新型结构简单，成本低，牢固耐用，适用于浮标工作方式的海面水滴粒径分布的光学测量，可以得到不同海况、不同高度的水滴粒径分布。水滴的最小可探测粒径为4μm，测量范围为4-160μm.光源2采用小型半导体激光器；光电接收器8使用环形多通道接收器，提高了系统的测量精度；
权利要求1.水滴粒径分布测量装置，含光源(2)准直透镜组(3)与前端有发射窗口(4)的发射腔(1)，相邻的测量腔(5)及有光电接收器(8)的接收腔(9)和相应的含计算机软件的控制装置，其特征在于上述发射腔(1)测量腔(5)和接收腔(9)均以壳体(10)包容密封，且测量腔(5)为左、右、下三面各开有一个测量海浪飞沫的圆孔(11)。
2.如权利要求1所述的水滴粒径分布测量装置，其特征在于上述接收腔(9)内的光电接收器(8)是环形光电接收器。
3.如权利要求1所述的水滴粒径分布测量装置，其特征在于上述光源(2)是用半导体激光二极管。
专利摘要一种水滴粒径分布测量装置。本实用新型有含光源、准直透镜组与前端有发射窗口的发射腔，相邻的测量腔及有光电接收器的接收腔和相应的含计算机软件的控制装置，其特征在于上述发射腔，测量腔和接收腔均以壳体包容密封，且测量腔为左、右、下三面开有一个测量海浪飞沫的圆孔。光束由测量腔到达接收窗口，由接收透镜组，把被测光全部汇聚到环形光电接收器上，光源采用半导体激光二极管，光电接收器使用环形多通道接收器。本实用新型结构简单，成本低，牢固耐用，适用于浮标工作方式的海面水滴粒径分布的光学测量，可以得到不同海况、不同高度的水滴粒径分布，提高了系统的测量精度。
文档编号G01N21/53GK2826405SQ20052008544
公开日2006年10月11日 申请日期2005年7月17日 优先权日2005年7月17日
发明者王岩峰, 官晟, 孙培光, 曹瑞雪, 兰举生 申请人:国家海洋局第一海洋研究所