一种可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统的制作方法

1.本实用新型属于光谱测量领域，尤其是涉及一种可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统。


背景技术：

2.浅海海域底质类型复杂，各种底质的反射特征在可见光波段存在着明显的差异，这些差异成为影响遥感反演水深的一个重要因素。如果我们能够事先了解研究海域的底质类型，那将对遥感反演水深有很大的帮助，进而服务于绘制海图、航海、海底资源的开发、海岸带工程等。
3.常规测量水深和海底地形的方法是在现场采用回声定位的方法，该方法虽然准确，但需要在现场进行测量，需要耗费大量的人力和物力，尤其是在调查条件限制不能到达现场的情况下，现场测量的方法就显示出明显的局限性。近年来，越来越多的研究人员采用光学遥感技术对浅海水深和海底地形进行测绘，并取得了一定的进展。
4.现有的水深反演模型，有的忽略了底质的影响，有的通过算法把底质的影响减弱，但是不同底质特性差异造成的影响很难消除，所以针对不同底质特性对水深反演的影响，人们提出了底质特性分类算法，其思路是根据不同底质类型特性的差异，把海底划分为多个单一底质类型主导的区域，这样可进一步减小水深遥感反演的误差，而且还能大概分辨出底质类型而不经过现场观测，这也为海洋资源的开发提供了更好的帮助。
5.因此，为了深入研究水体反射光谱对不同底质类型的光学响应机制，进而研发出考虑不同底质类型的浅海水深遥感反演技术，本实用新型致力于设计一套可模拟不同底质类型水体光谱的实验测量系统，该系统可控制不同的底质类型以及不同的深度，进行水体反射率光谱测量，进而开展相关光学机理和遥感提取技术的研究。


技术实现要素：

6.有鉴于此，为克服现有技术的缺陷，本实用新型旨在提出一种可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统。
7.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
8.一种可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统，包括：
9.用于盛放水体的实验桶；
10.实验桶包括桶身以及与桶身可拆卸连接的桶底；
11.所述桶底上侧固设用于盛放底质的底质盒。
12.进一步的，所述桶底包括固定部以及活动部，所述固定部与桶身固定连接，所述活动部与桶身抽拉连接，所述底质盒与活动部固定连接。
13.进一步的，所述固定部为半环形结构件，活动部的外侧也设有与固定部对应的半环形结构件，两个所述半环形结构件配合形成外径与桶身外径对应的环形件，半环形结构件的内径与底质盒的外径相对应，所述底质盒固定安装在活动部的半环形结构件的内侧，
所述固定部的顶面与桶身的底面固定连接。
14.进一步的，所述桶身包括内桶和外桶，内桶设置与外桶内侧，内桶和外桶之间通过连接件固定连接；
15.所述固定部和活动部的外径与外筒的外径相对应，底质盒的内径与内桶的内径相对应。
16.进一步的，所述活动部的外侧还设有把手；
17.所述底质盒的底部还设有万向轮。
18.进一步的，所述桶身内壁设有液位传感器，桶身的外壁设有与液位传感器对应的显示屏；
19.桶身邻近底端的位置还设有排水口。
20.进一步的，测量系统还包括光谱仪光纤探头，所述光谱仪光纤探头还对应设有安装架，所述安装架包括竖向伸缩旋杆和横向伸缩旋杆，所述横向伸缩旋杆的一端与竖向伸缩旋杆的顶端铰接，所述横向伸缩旋杆与竖向伸缩旋杆垂直，光谱仪光纤探头设置于横向伸缩旋杆的另一端，所述光谱仪光纤探头通过光纤连接pc，所述光谱仪光纤探头设置与实验桶的正上方；
21.所述桶身的上沿设有环形滑轨，环形滑轨内侧设有t型滑槽，所述竖向伸缩旋杆的低端设置与t型滑槽内，并与环形滑轨滑动连接。
22.进一步的，所述竖向伸缩旋杆与横向伸缩旋杆之间设有量角器。
23.进一步的，所述竖向伸缩旋杆的外壁还固接有横向伸缩杆，所述横向伸缩杆设置于桶身外侧，所述横向伸缩杆的端部固设有用于存放白板或灰板的小桌板。
24.进一步的，所述实验桶的外侧和内侧均涂有黑色涂层。
25.相对于现有技术，本实用新型所述的可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统具有以下优势：
26.(1)本实用新型所述的可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统其能够模拟不同底质类型的光谱测量，并控制水深这一变量，从而研究水体反射率光谱和水深、底质类型之间的关系，该系统操作方便，简单易学。
27.(2)通过本实用新型所述的可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统使整个测试过程操作简单，使用方便，实用性较强，可进行量产而达到普及推广作用，方便测量不同水深下不同底质的光谱数据；此外，除实验桶外的其它装置体积小，方便携带。
附图说明
28.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
29.图1所示为本实用新型测量系统整体示意图；
30.图2所示为安装架结构图；
31.图3所示为抽拉式底质盒侧上方结构图；
32.图4所示为抽拉式底质盒底部结构图；
33.图5所示为实验桶桶身局部剖面图。
34.附图标记说明：
35.1、实验桶；2、排水口；3、底质盒；4、显示屏；5、环形滑轨；6、安装架；7、万向轮；8、横向伸缩杆；9、竖向伸缩旋杆；10、横向伸缩旋杆； 11、光谱仪光纤探头；12、小桌板；13、量角器；14、把手。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
40.如图1至图5所示，一种可模拟不同底质类型的水体光谱测量系统，包括：
41.用于盛放水体的实验桶；
42.实验桶包括桶身以及与桶身可拆卸连接的桶底；
43.所述桶底上侧固设用于盛放底质的底质盒。
44.所述桶底包括固定部以及活动部，所述固定部与桶身固定连接，所述活动部与桶身抽拉连接，所述底质盒与活动部固定连接。由于采用抽拉式底质盒，便于更换不同底质，操作方便，极具实用性。
45.所述固定部为半环形结构件，活动部的外侧也设有与固定部对应的半环形结构件，两个所述半环形结构件配合形成外径与桶身外径对应的环形件，半环形结构件的内径与底质盒的外径相对应，所述底质盒固定安装在活动部的半环形结构件的内侧，所述固定部的顶面与桶身的底面固定连接。
46.所述桶身包括内桶和外桶，内桶设置与外桶内侧，内桶和外桶之间通过连接件固定连接；
47.所述固定部和活动部的外径与外筒的外径相对应，底质盒的内径与内桶的内径相对应。
48.所述活动部的外侧还设有把手；所述底质盒的底部还设有万向轮。需要更滑底质时，通过把手向外侧抽拉活动部，由于固定部与桶身固定连接，向外抽拉底质盒时，固定部
还可以对桶身起到支撑作用。通过万向轮便于更换底质与移动实验桶，达到省力的效果。在更换底质时，极易造成水体浑浊，可在每种底质上方铺一层防水塑料膜并延申至桶外，注水时将水流沿着该塑料膜注入，这样就能避免水流与底质直接接触，产生碰撞使水体浑浊。在注水过程中该塑料膜会浮在水面，当水体达到想要的深度时，再轻轻将塑料膜抽出即可。
49.底质盒的顶部边缘和内桶底部边缘均设有防水胶条，用于解决抽拉式的底质盒与实验桶配合安装后的密封性问题。
50.所述桶身内壁设有液位传感器，桶身的外壁设有与液位传感器对应的显示屏；通过液位传感器可以实时了解实验桶内水体深度，配合排水口便于控制水深；桶身邻近底端的位置还设有排水口。
51.测量系统还包括光谱仪光纤探头，所述光谱仪光纤探头还对应设有安装架，所述安装架包括竖向伸缩旋杆和横向伸缩旋杆，所述横向伸缩旋杆的一端与竖向伸缩旋杆的顶端铰接，正常状态下，所述横向伸缩旋杆与竖向伸缩旋杆垂直，当然也可以根据需要调整横向伸缩旋杆与竖向伸缩旋杆之间的角度，例如可以采用垫片，垫高横向伸缩旋杆，进而调整两者之间的角度；光谱仪光纤探头设置于横向伸缩旋杆的另一端，所述光谱仪光纤探头通过光纤连接pc，所述光谱仪光纤探头设置与实验桶的正上方；
52.所述桶身的上沿设有环形滑轨，环形滑轨内侧设有t型滑槽，所述竖向伸缩旋杆的低端设置与t型滑槽内，并与环形滑轨滑动连接。通过t型滑槽调整安装架的位置，在测量时要保证太阳高度角与方位角在正确范围，并且保证桶面无阴影，在桶沿上装环形滑轨与安装架比人站立在桶边手持光谱仪更能减少阴影面积，且能科学准确地控制角度。
53.所述竖向伸缩旋杆与横向伸缩旋杆之间设有量角器。量角器可以根据需要确定光谱仪光纤探头与太阳之间的角度差，一般优选为135
°
。
54.所述竖向伸缩旋杆的外壁还固接有横向伸缩杆，所述横向伸缩杆设置于桶身外侧，所述横向伸缩杆的端部固设有用于存放白板或灰板的小桌板。白板与灰板是光谱测量仪的一部分，白板用于仪器的定标，灰板用于去除背景值
55.所述实验桶的外侧和内侧均涂有黑色涂层，防止噪声光线的吸收和反射，提高信噪比。实验前，需要事先将实验桶用黑色磨砂哑光漆全部刷黑，使实验桶不会透光，且实验人员全部着黑色服装，减少环境对测量实验数据准确性的影响。
56.下面结合具体示例对本技术的技术方案作进一步说明。
57.首先选用晴朗无云且光场稳定的天气进行实验数据的采集，数据采集在距离水面上约10cm进行，为保证足够的太阳高度角，数据采集时间在 10:00～14:00，采集时太阳周围云量小于10％。测量人员必须身穿黑色衣服，选择合适位置站立，避免自身干扰到光谱样本的采集。实验采用高1. 5m，直径1.5m的圆柱桶，实验桶内壁与外壁均为黑色，防止噪声光线的吸收和反射，提高信噪比。
58.将需要测量的底质放入底质盒，如珊瑚、沙子、淤泥、石头、水草等，保证底质铺满底面不透光，装好后将底质盒推入实验桶中。首先测量未加水的单独底质的光谱系数，每种底质分别测量5次。测完后开始注水，可根据 led显示屏控制水深，根据需要选择不同的水深梯度，测完一个深度后可打开出水口，将水深控制在下一梯度。每个深度均采集5次数据，设置好角度与位置后人可离开实验桶，防止造成阴影，最终数据选用5次测量的平均值或是去除异常值后剩余数据的平均值。
59.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。