水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置及方法与流程

本发明属于传感器检测，尤其涉及一种水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置及方法。

背景技术：

1、当今海洋污染越发严重，人们对海洋环境实现快速原位监测的需求越发迫切。利用船只或浮标搭载如叶绿素荧光计、后向散射计、水中油传感器、悬浮颗粒物传感器等原位生态传感器监测海洋水体环境是海洋污染监测中的常用手段。目前进口品牌(如海鸟、安德拉等)的水下生态传感器在国内市场上具有较高的认可和应用，该类传感器在出厂时附带校准文件和用户手册，但厂家并未提供如led光谱分布、调制频率、单周期脉冲个数、激发光强、接收系统光谱范围、灵敏度等参数，这就导致用户在使用传感器过程中遇到问题而无法解释。如实际应用中发现，海鸟eco-flbb(5543)传感器存在明场非太阳直射的情况下直流饱和的现象，同时厂家提供的校准数据与国内具有校准资质的机构出具的校准数据也有较大的区别。且不同厂家、不同型号的传感器由于出入射光角度、激发光波长、滤光片带宽、滤光片中心波长、光电探测器灵敏度等不同，在相同场景应用中测量结果也有较大差异。

2、目前尚未有相关的报道，可在不拆解传感器的情况下无损快速测量该传感器的激发光光谱、激发光相对强度、激发光调制波形、激发光调制频率、单周期脉冲个数等激发光参数以及透射光谱、接收灵敏度、噪声抑制频谱、直流背景光饱和强度等参数。

3、为此需要一种水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置及方法，在不拆解传感器的情况下无损快速测量该传感器的隐藏参数，为不同厂家、不同型号的同类传感器提供一种评估方法和依据。

技术实现思路

1、针对相关技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置，包括：

4、外壳，外壳一端设有狭缝，以使待测传感器激发光进入外壳内；

5、激发光采集模块，设于外壳内，激发光采集模块包括扫描法布里-珀罗干涉仪，设于外壳的狭缝后，狭缝与扫描法布里-珀罗干涉仪之间设有光纤，扫描法布里-珀罗干涉仪用以对待测传感器激发光进行波长扫描并完成色散，扫描法布里-珀罗干涉仪包含光电探测器，光电探测器用以对色散光采集并转化为电信号；

6、荧光模拟模块，设于外壳内，位于激发光采集模块前，荧光模拟模块包含多波长led阵列，多波长led阵列以外壳的狭缝为中心周向排列，多波长led阵列用以模拟待测传感器激发光；

7、pc控制模块，激发光采集模块和荧光模拟模块均与pc控制模块电连接，pc控制模块用以接收激发光采集模块和荧光模拟模块的输出数据，pc控制模块包含绘制单元，绘制单元用以绘制输出数据的曲线。

8、在其中一些实施例中，外壳设有狭缝的一端为前端，另一端为外壳的后端，激发光采集模块还包括：

9、准直镜，设于外壳内的前端，位于外壳的狭缝与扫描法布里-珀罗干涉仪之间，准直镜用以准直待测传感器激发光；

10、控制电路，设于扫描法布里-珀罗干涉仪旁，扫描法布里-珀罗干涉仪和光电探测器均与控制电路电连接，控制电路与pc控制模块电连接。

11、在其中一些实施例中，荧光模拟模块还包括：

12、连续滤光片，设于外壳前端，位于多波长led阵列前，以使多波长led阵列发出的光通过连续滤光片而改变光强，连续滤光片中间开设有孔洞，与外壳的狭缝相适应；

13、微型步进电机，微型步进电机的输出轴与连续滤光片连接，微型步进电机用以驱动连续滤光片转动；

14、驱动电路，设于扫描法布里-珀罗干涉仪旁，驱动电路包括led驱动电路和电机驱动电路，分别与多波长led阵列和微型步进电机电连接，led驱动电路用以控制点亮多波长led阵列，电机驱动电路用以驱动微型步进电机，驱动电路与pc控制模块电连接。

15、在其中一些实施例中，微型步进电机与连续滤光片之间还设有第一齿轮和第二齿轮，微型步进电机的输出轴与第一齿轮的齿轮内孔连接，连续滤光片与第二齿轮连接，第二齿轮和第一齿轮啮合。

16、在其中一些实施例中，水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置还包括轴承，轴承设于连续滤光片与第二齿轮之间，用以减小摩擦力。

17、在其中一些实施例中，水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置还包括光阑，光阑设于外壳的狭缝处，与准直镜同轴设置，用以限制待测传感器激发光入射时的光束大小。

18、在其中一些实施例中，外壳的后端设有电接头，与控制电路和驱动电路电连接，电接头用以接通外部电源。

19、在其中一些实施例中，水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置还包括底板、传感器安装支架和纵向平移台；

20、传感器安装支架设于底板上，用于固定待测传感器；

21、纵向平移台设于底板上，位于传感器安装支架的一侧，外壳与纵向平移台通过卡箍连接，卡箍与纵向平移台滑动连接，以调节外壳的位置。

22、在其中一些实施例中，传感器安装支架包括：

23、横向平移台，设于底板上；

24、光学转台，设于横向平移台上，光学转台用以调节待测传感器的水平角度，光学转台与横向平移台滑动连接，以调节待测传感器在底板上的位置；

25、可调节传感器安装台，与光学转台固定连接，可调节传感器安装台包括固定件和连接在固定件上的调节螺钉，用以固定不同尺寸的传感器。

26、一种水下生态传感器隐藏参数测量与评估方法，采用上述任一项的水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置，包括如下步骤：

27、固定调整步骤：将待测传感器固定在传感器安装支架上，打开待测传感器，通过对纵向平移台、横向平移台和光学转台进行配合调整，使待测传感器激发光的光斑垂直照射在外壳的狭缝上；

28、激发光采集步骤：通过控制电路控制扫描法布里-珀罗干涉仪对待测传感器激发光进行波长扫描并完成色散，并同时通过控制电路控制光电探测器采集色散光并转化为电信号传输至pc控制模块；

29、激发光参数测量步骤：通过pc控制模块设置扫描法布里-珀罗干涉仪停留在激发光中心波长的位置，然后通过扫描法布里-珀罗干涉仪多次测量得到激发光调制的脉冲频率、脉冲形状、单周期脉冲个数和相对光强；

30、荧光模拟步骤：调整待测传感器的角度使得待测传感器的入射窗口与外壳的狭缝垂直，然后通过pc控制模块设置激发光参数测量步骤中测量得到激发光调制的脉冲频率、脉冲形状、单周期脉冲个数和相对光强参数，通过led驱动电路控制多波长led阵列采用逐次点亮的方式，逐个以与激发光相同的波形、频率照射待测传感器的入射窗口，将待测传感器的输出数据输入pc控制模块；

31、曲线绘制与数据获得步骤：通过pc控制模块的绘制单元，绘制波长与待测传感器输出数据的曲线，得到待测传感器入射窗口的接收光谱；通过led驱动电路控制点亮接收光谱中某一波段对应的led，通过电机驱动电路控制微型步进电机旋转连续滤光片以改变光强，将此时待测传感器的输出数据输入pc控制模块，由绘制单元绘制衰减系数与待测传感器输出数据的曲线，得到待测传感器在该波段的接收灵敏度；通过led驱动电路控制多波长led阵列以传感器激发光调制频率为中心频率进行频率扫描，绘制调制频率与传感器输出数据的曲线，得到待测传感器对不同频率噪声的响应特性。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

33、1、本发明提供的水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置由外壳、激发光采集模块、荧光模拟模块和pc控制模块组成，该装置可以在不拆机的情况下快速测量水下生态传感器生产厂家未公开的隐藏参数，有效帮助用户深入了解传感器的性能与详细参数，为不同厂家、不同型号的同类传感器提供一种评估方法和依据；

34、2、本发明提供的水下生态传感器隐藏参数测量与评估装置可以通过控制led工作在特定频率，获得待测传感器对该频率噪声的抑制能力，有利于针对性开发传感器在特定应用场景下的噪声抑制算法。