一种基于多路复用技术的多通道光谱测量装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光谱测量技术领域，具体涉及一种基于多路复用技术的多通道光谱测量装置与方法。
【背景技术】
[0002]光谱仪是测量地物表观光学参数的重要仪器设备，广泛应用于现场表观光谱的观测，尤其在水色遥感中，其测量的离水辐亮度是海洋水色遥感的基础物理量，是水体色素的光学表现。目前国内一些科研人员在进行光谱采集时，由于光谱仪设备有限，实际作业中只能通过更换不同的光纤探头来采集不同的光谱值，这就导致数据的同步性更差，也不利于整个观测系统的自动化。
[0003]因此有必要设计一种能够方便地实现多个光纤探头同步采集的设备，解决现有的数据同步性差的技术问题。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中存在的上述局限性，本发明提供一种基于多路复用技术的多通道光谱测量装置，能够在设备有限的情况下同步采集多条光纤通道的光谱值。
[0005]本发明的装置所采用的技术方案是:一种基于多路复用技术的多通道光谱测量装置，其特征在于:包括光路切换开关阵列、探头组和光谱仪，所述的光谱仪和探头组通过所述的光路切换开关阵列连接；所述的探头组由N个光纤探头组成，所述的光路切换开关阵列由N个相同的光路开关单元并联构成，N取大于等于2的整数；所述的N个光纤探头分别通过所述的N个相同的光路开关单元与所述的光谱仪连接。
[0006]作为优选，所述的光路开关单元包括一组安装板、固定板和电机，所述的安装板有A、B两片，均垂直固定安装在所述的固定板表面上，A、B两片安装板与固定板之间构成顶部开放的中空夹层；所述的A、B两片安装板对称位置处开设有透光通孔，用于通过光纤和光纤连接器连接所述的探头组和光谱仪；所述的中空夹层内设有遮光片，所述的电机固定安装在所述的固定板上，其转动轴通过设置在A片安装板上的安装孔伸入中空夹层内，与所述的遮光片固定连接；所述的遮光片的宽度大于透光通孔直径且遮光片转动半径大于转动轴到透光通孔的距离，使遮光片转至水平位置时能够阻断透光通孔；所述的电机通过线缆连接外围控制单元。
[0007]作为优选，所述的电机通过螺纹连接件和固定块固定安装在所述的固定板上，所述的固定板表面还开有螺孔，用于将N个光路开关单元通过螺纹连接件固定在所述的光路切换开关阵列的面板上。
[0008]作为优选，所述的光纤连接器包括底板和连接头；所述的连接头是带有外螺纹的短管，固定连接在所述的底板上；所述的底板固定安装在所述的安装板上，使A、B两片安装板上的连接头通过所述的透光通孔相通。
[0009]作为优选，所述的底板通过至少两组螺纹连接结构固定在安装板上，其中至少一组螺纹连接结构位于所述的透光通孔下缘下方；所述的螺纹连接结构包括螺孔和通过螺孔插入中空夹层内的螺栓，所述的螺纹连接结构分布在所述的遮光片转动范围外。
[0010]本发明的方法所采用的技术方案是:一种利用基于多路复用技术的多通道光谱测量装置进行水体表观光谱观测的方法，其特征在于:在靶区水域安装固定于水中的支架，在支架上安装权利要求1所述的多通道光谱测量装置，其中所述的探头组包括I个辐照度光纤探头和2个辐亮度光纤探头，并且，3个光纤探头严格按照美国SeaWiFS海洋光学规范中推荐的[40°，135° ]观测几何进行布放，通过外围的控制单元控制本装置的光路切换开关阵列切换测量通道，实现一台光谱仪同步测量3个目标的光谱数据，每个目标一次测量8条光谱，数据采集频率为10分钟一次。
[0011]本发明只需要通过一台光谱仪就可以观测多个光纤探头采集的光谱数据，而且不必通过人工更换观测不同目标的光纤探头或同时使用多台光谱仪的方式实现多通道光谱测量，不但能够大大减少人力成本和光谱仪设备成本，更重要的是能够保证光谱观测过程中多通道之间的数据同步性，降低人为因素带来的误差。
[0012]
【附图说明】
[0013]图1:是本发明实施例的整体结构示意图；
图2:是本发明实施例的光路开关单元的俯视剖面结构示意图；
图3:是本发明实施例的光路开关单元的侧视结构示意图；
图4:是本发明实施例的光路开关单元的B片安装板侧结构示意图；
图5:是本发明实施例进行水体表观光谱观测时的安装示意图。
[0014]图中:1-光路开关单元，11-安装板，111-中空夹层，1111-遮光片；112_透光通孔，113-光纤连接器，1131-底板，1132-连接头，1133-螺栓，12-固定板，121-螺孔，13-电机，131-转动轴，2-光路切换开关阵列，3-探头组，31-光纤探头，4-光谱仪。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]本发明中的光谱仪可以是光谱观测实践中可接受的各种现有的光谱仪，例如可以是SVC光谱仪、HR2000光谱仪或MAYA2000pro光谱仪。光纤探头可以是光谱观测实践中可接受的各种光纤探头，通常包括辐亮度光纤探头和辐照度光纤探头两种。
[0018]请见图1、图2、图3和图4，图1是本发明实施例的整体结构示意图，
图2是本发明实施例的光路开关单元的俯视剖面结构示意图，图3是本发明实施例的光路开关单元的侧视结构示意图，其中能体现光路开关单元中空夹层的内部结构，也能体现遮光片与光纤连接器的固定结构的位置关系；图4是本发明实施例的光路开关单元的B片安装板侧结构示意图，能体现遮光片与光纤连接器的固定结构的位置关系；
本发明提供的一种基于多路复用技术的多通道光谱测量装置，包括光路切换开关阵列2、探头组3和光谱仪4，光谱仪4和探头组3通过光路切换开关阵列2连接；探头组由3个光纤探头组成，包括I个辐照度光纤探头和2个辐亮度光纤探头；光路切换开关阵列2由3个相同的光路开关单元I并联构成；3个光纤探头分别通过3个相同的光路开关单元I与光谱仪4连接；光路开关单元I包括一组安装板11、固定板12和电机13，安装板11有A、B两片，均垂直固定安装在固定板12表面上，A、B两片安装板与固定板12之间构成顶部开放的中空夹层111 ;A、B两片安装板对称位置处开设有透光通孔112，用于通过光纤和光纤连接器113连接探头组3和光谱仪4 ;中空夹层111内设有遮光片1111，电机13固定安装在固定板12上，其转动轴131通过设置在A片安装板上的安装孔伸入中空夹层111内，与遮光片1111固定连接；遮光片1111的宽度大于透光通孔112直径且遮光片1111转动半径大于转动轴131到透光通孔112的距离，使遮光片1111转至水平位置时能够阻断透光通孔112 ;电机13通过线缆连接外围控制单元；电机13通过螺纹连接件和固定块固定安装在固定板12上，固定板12表面还开有螺孔121，用于将N个光路开关单元I通过螺纹连接件