专利名称：浮游植物粒径现场测量的水下光学测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一浮游植物粒径测量的水下光学测量装置，该装置用于浮游植物 粒径现场测量系统的水下光信号检测。
背景技术：
现阶段，浮游植物粒径测量方法主要有显微镜计数法、图像分析法、库尔特计数 法、流式细胞术法。上述前三种测量方法都需要复杂的海水样本预处理过程，不能胜任现场 在线测量；而流式细胞术法要求被测细胞通过观察点的位置精度小于1微米，且需要稳定 的流速，因此该方法也很难应用于现场测量。香港浸会大学陈启尧博士改进、发展流式细胞术法的方法，提出了双束激光荧光 多普勒法。该方法是应用激光激发叶绿素荧光和激光差分多普勒测速两种技术结合来测 量浮游植物粒径的方法。具体是由多普勒信号测量浮游植物粒子流经被测水体的速度，由 荧光信号得到粒子横穿被测体积所需时间，从而计算出流经被测水体的浮游植物粒径的尺 寸。因粒径的测量与折射率及荧光强度无关，且不要求恒定的流速，使得该方法适于现场测 量。使用该方法现场连续监测海水中浮游植物粒径分布和粒子浓度，需要一水下光信号测 量装置。
发明内容本实用新型是一测量水中浮游植物激光激发叶绿素荧光信号和激光差分多普勒 信号的水下光学测量装置。本装置由一密封舱和密封在舱内的输入激光接收装置、输出荧 光信号接收装置、输出差分多普勒信号接收装置三部分构成。由单模光纤将输入信号导入 输入激光接收装置，多模光纤传输输出光信号到水上的光电检测装置。输入激光接收装置由准直透镜、激光分束装置和聚焦透镜三部分组成。激光分束 装置采用由横向分束器和平行四方体玻璃组成的一体化结构。由单模光纤导入的高斯光束 经输入激光接收装置准直、分光后，形成两准直、相干激光光束，由聚焦透镜聚焦，透过测量 窗口在密封舱外的测量水体中相交，形成干涉条纹的交叉区域构成测量体积。输出荧光信号接收装置和输出差分多普勒信号接收装置分别从与入射激光束成 90方向的两侧接收激发荧光信号和激光差分多普勒信号。输出荧光信号的接收选用685nm 波段的滤色片。该装置采用光学测量和光纤传输信号，不需供电，仅需定时清除光学测量窗表面 的化学污垢，可以长时间在水下连续工作，可实现对水中浮游植物光信号的连续测量。
图1是装置的结构示意图。图2是分光装置结构示意图。其中1.单模光纤2.多模光纤3.准直透镜4.分束装置5.聚焦透镜6.输入激光接收装置7.输出差分多普勒信号接收装置8.输出荧光信号接收装置9.密封舱10.测 量体积11.横向分束器12.平行四方体玻璃13.准直后入射光束14.分束后出射光束
具体实施方式
测量装置密封在采用不锈钢框架，外壳呈长方体的密封舱9内，密封舱中间开有 中空的长方筒体，四壁加工对称的玻璃窗口，测量时装置完全沉入水中。测量时，输入激光经单模光纤1输入到由准直透镜3、分束装置4和聚焦透镜5组 成的输入激光接收装置6中。准直后的激光束13经分束装置4分为两准直相干激光光束 14，由聚焦透镜5聚焦，透过测量玻璃窗口在密封舱外的测量水体中相交，形成干涉条纹的 交叉区域构成测量体积10。当水中有浮游植物时，由偏离入射激光束90度的方向上由输出 荧光信号接收装置8接收激发荧光信号，同时，在和入射光束成90度的另一侧和接收荧光 信号相反的方向上由输出差分多普勒信号接收装置7接收激光差分多普勒信号。分束装置4由横向分束器11和平行四方体玻璃12构成。平行四方体玻璃将准直 后入射激光束13平移10mm，再经横向分束器11分束，使分束后两输出光束14对称于原入 射光束，此分束装置输出光束强度对输入光束偏振方向不敏感。
权利要求1.浮游植物粒径现场测量的水下光学测量装置，它包括密封舱(9)和密封在舱内的输 入激光接收装置(6)、输出荧光信号接收装置(8)和输出差分多普勒信号接收装置(7)三部 分；其特征是输入激光接收装置(6)由准直透镜(3)、分束装置(4)和聚焦透镜( 三部分 组成；装置密封，采用光学测量和光纤传输信号，由单模光纤(1)将输入信号导入输入激光 接收装置(6)，由多模光纤( 传输输出光信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是输入激光接收装置(6)中的分束装置(4)是 由横向分束器(11)和平行四方体玻璃(12)构成的一体化结构。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是输出荧光信号接收装置(8)和输出差分多普 勒信号接收装置(7)分别从与入射激光束成90度方向的两侧接收激发荧光信号和激光差 分多普勒信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是输出荧光信号的接收选用685nm波段的滤色片。
专利摘要本实用新型是一测量水中浮游植物激光激发叶绿素荧光信号和激光差分多普勒信号的测量装置。由一密封舱和密封在舱内的输入激光接收装置、输出荧光信号接收装置、输出差分多普勒信号接收装置三部分构成。入射激光经输入激光接收装置在密封舱外的测量水体中形成测量体积，输出荧光信号接收装置、输出差分多普勒信号接收装置在入射激光束的两侧成90度的方向分别接收激发荧光信号和差分多普勒信号。由多模光纤将测量信号传输到水上光电检测器件。该装置用光纤传输信号，测量时完全采用光学器件，不需供电，仅需定时清除光学测量窗表面的化学污垢，可以长时间在水下连续工作，适用于现场浮游植物粒径测量时光信号的检测。
文档编号G01N15/02GK201876402SQ20102053535
公开日2011年6月22日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者杨茹君, 王旭柱, 葛玉荣, 陈启尧 申请人:中国海洋大学