用于水下的光谱测量仪、测量装置以及光谱信息采集方法

本发明涉及光谱仪领域，具体涉及一种用于水下的光谱测量仪、测量装置以及光谱信息采集方法。

背景技术：

1、目前，在海洋不同深度具有向上或者向下的辐照度，通过上行或者下行的辐照度能量的探测，能够实现上下行海洋光学光谱特性的获取，对海洋光学辐射特性的研究具有重要意义。测量海水中向上的光谱辐照度时，由于仪器自身阴影的影响，往往导致测量海水中向上的光谱辐照度存在较大的误差，从而难以保证测量结果的准确性。因此，实现海洋向上的光谱辐亮度测量，首要提供一种自身阴影小的光谱仪器。

2、微型光谱仪器的模块化设计，是解决光谱仪自阴影的一个有效手段。微型光谱仪的布局设计对现代光谱仪器的光学特性提出了严格且相互矛盾的要求。一方面，光谱仪的器件布局尽可能紧凑，但是另一方面，也对光谱仪的分辨率提出了较高的要求，必须在最大限度的利用宽光谱范围内的辐射能量。目前，常见的微型光谱仪结构一般为交叉型c-t光栅光谱仪，但是这种结构的光谱仪往往需要较多的光学元件，微型化设计时所使用的光学元件尺寸一般较小，且交叉型c-t光谱仪是离轴结构，存在装调难度大的问题，对装调的精度也提出了更高的要求。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供了一种用于水下的光谱测量仪、测量装置以及光谱信息采集方法，解决了现有的水下测量的光谱仪装调难度大，结构复杂且精度高的问题。

2、为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种用于水下的光谱测量仪，包括框架组件、光纤束、光栅以及探测器，框架组件包括第一安装板、第二安装板以及第三安装板，第二安装板与第三安装板相邻且同侧设置，第一安装板相对设置于第二安装板和第三安装板的另一侧；光纤束与第二安装板连接，光纤束用于输出测量光束；光栅为凹面全息光栅，设置在第一安装板上，测量光束穿过第二安装板并投射至光栅上，光栅用于将测量光束进行分光形成多组衍射光束，探测器设置在第三安装板上，探测器包括采集端，采集端用于采集多组衍射光束。

3、在一些实施例中，还包括遮光组件，遮光组件包括遮光筒，遮光筒设置在第一安装板与第二安装板之间。

4、在一些实施例中，遮光组件还包括滤光片，滤光片设置在探测器的采集端，滤光片用于滤除预设波段范围外的衍射光束。

5、在一些实施例中，遮光组件还包括至少一个第一光阑，第一光阑设置在第二安装板与第三安装板之间，第一光阑用于隔离测量光束与衍射光束。

6、在一些实施例中，第一光阑的一端设置在第二安装板与第三安装板的连接处，第一光阑的另一端朝向第一安装板所在侧延伸。

7、在一些实施例中，第一光阑的数量为多个，多个第一光阑沿预设方向间隔设置，且多个第一光阑的延伸长度沿预设方向按照预设梯度变化。

8、在一些实施例中，光纤束内包括多个光纤，多个光纤按照预设间隔呈线性排列。

9、在一些实施例中，光栅的曲率半径的选择范围为40-50mm，光栅的中心刻划线的密度为280-320lp/mm。

10、在第二方面，本发明还提供一种光谱信息采集方法，适用于第一方面所述的光谱测量仪，方法包括：

11、光纤束将光纤探头采集的测量光束进行折转并透射至光栅，测量光束包括多段光谱；

12、光栅对测量光束中处于预设波段的光波进行分光，形成多组衍射光束，并将衍射光束投射至探测器的采集端；

13、探测器的采集端对多组衍射光束进行采集。

14、在第三方面，本发明还提供一种用于水下的光谱测量装置，包括壳体以及光谱测量仪，壳体内具有空腔；光谱测量仪为第一方面所述的用于水下的光谱测量仪，用于水下的光谱测量仪设置在空腔内。

15、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

16、光谱测量仪包括框架组件、光纤束、光栅以及探测器，框架组件包括同侧设置的第二安装板与第三安装板，以及与第二安装板、第三安装板相对设置的第一安装板，光纤束设置在第二安装板上，光栅设置在第一安装板上，探测器设置在第三安装板上，则测量光束通过光纤束投射至光栅上，光栅将测量光束分光形成多组衍射光束，探测器的采集端将多组衍射光束的光谱进行记录并采集。本技术方案利用凹面全息光栅将测量光束转换为衍射光束，光路依次经过光纤束、光栅以及探测器，即可完成光谱采集，整个光谱测量仪结构简单，光学部件少，易于装调，质量轻便，体积小，满足水下光谱测量的结构要求，制作成本更低。

技术特征：

1.一种用于水下的光谱测量仪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于水下的光谱测量仪，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的用于水下的光谱测量仪，其特征在于，所述遮光组件还包括：

4.根据权利要求2所述的用于水下的光谱测量仪，其特征在于，所述遮光组件还包括：

5.根据权利要求4所述的用于水下的光谱测量仪，其特征在于，所述第一光阑的一端设置在所述第二安装板与所述第三安装板的连接处，所述第一光阑的另一端朝向所述第一安装板所在侧延伸。

6.根据权利要求5所述的用于水下的光谱测量仪，其特征在于，所述第一光阑的数量为多个，多个所述第一光阑沿预设方向间隔设置，且多个所述第一光阑的延伸长度沿所述预设方向按照预设梯度变化。

7.根据权利要求1所述的用于水下的光谱测量仪，其特征在于，所述光纤束内包括多个光纤，多个所述光纤按照预设间隔呈线性排列。

8.根据权利要求1所述的用于水下的光谱测量仪，其特征在于，所述光栅的曲率半径的选择范围为40-50mm，所述光栅的中心刻划线的密度为280-320lp/mm。

9.一种光谱信息采集方法，其特征在于，适用于权利要求1-8所述的光谱测量仪，所述方法包括：

10.一种用于水下的光谱测量装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及光谱仪技术领域，具体涉及一种用于水下的光谱测量仪、测量装置以及光谱信息采集方法，光谱测量仪包括框架组件、光纤束、光栅以及探测器，框架组件包括同侧设置的第二安装板与第三安装板，以及与第二安装板、第三安装板相对设置的第一安装板，光纤束设置在第二安装板上，光栅设置在第一安装板上，探测器设置在第三安装板上，则测量光束通过光纤束投射至光栅上，光栅将测量光束分光形成多组衍射光束，探测器的采集端将多组衍射光束的光谱进行记录并采集。利用凹面全息光栅将测量光束转换为衍射光束，光路依次经过光纤束、光栅以及探测器，即可完成光谱采集，整个光谱测量仪结构简单，易于装调，质量轻便，满足水下光谱测量的结构要求。

技术研发人员：叶新,张忆苏,王凯,岳炜,刘双奎,余杰玲
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15