一种海水生物光学剖面测量系统的制作方法_2

文档序号:9749040阅读:来源:国知局
us CTD多参数水质仪。
[0033]所述第一快门组件、第二快门组件和第三快门组件均为电动快门,所述电动快门与光源的开关均由外接的控制器通过控制线缆统一控制。
[0034]所述第一水样通道的内壁上涂覆有高反射率的反射膜层,所述以第二水样通道的内壁经过发黑处理,形成具有高吸收率的吸收层。
[0035]本发明优选的海水生物光学剖面测量系统中,所述的光合有效辐射测量设备优选PAR光量子传感器;所述的水色三要素测量设备优选ECO Triplet-w水色三要素测量仪;所述的海水压力、温度和电导率测量设备优选OS 304Plus CTD多参数水质仪;所述的海水pH值测量设备优选SBE18pH传感器;所述的海水总颗粒物粒径检测设备优选LISST-100X激光粒度仪。
[0036]本发明所述的海水生物光学剖面测量系统搭载了新的海水光吸收和衰减系数测量设备,能够原位测量海水的光吸收和衰减系数,且测量操作简便,对于海水的生物光学剖面测量提供了良好的数据基础。本发明的系统还搭载了其他海水参数的测量设备,结合海水光吸收和衰减测量设备,能够为海水生物光学剖面的测量提供更加全面、准确的观测资料。
【附图说明】
[0037]图1是本发明所述的海水光学剖面测量系统的整体结构示意图。
[0038]图2是本发明实施例1的海水光吸收和衰减系数测量设备的外部结构图。
[0039]图3是本发明实施例1的海水光吸收和衰减系数测量设备中机械及光学组件的整体光路结构示意图。
[0040]图4是图3中机械及光学组件的发光单元光路结构示意图
[0041]图5是图3中机械及光学组件的探测单元光路结构示意图。
[0042]附图标记:
[0043]100、海水光吸收和衰减系数测量设备;200、框架;300、光合有效辐射测量设备;400、水色三要素测量设备;500、海水压力、温度和电导率测量设备;600、海水pH值测量设备;700、海水总颗粒物粒径检测设备;
[0044]101、第一舱体;102、第二舱体;103、连接件;104、端盖;
[0045]1、发光单元;11、主通道;111、聚光罩;112、光源;113、聚光组件;114、衰减组件;115、光阑组件;116、第一快门组件;1171、第一分束器;1172、第二分束器;118、准直镜组;12、吸收通道;121、直角棱镜;122、第一吸收窗口 ; 13、衰减通道;131、第一衰减窗口; 14、参考通道;
[0046]2、采样单元;21、第一水样通道;22、第二水样通道;23、线缆通道;
[0047]3、探测单元;31、吸收接收通道;311、第二吸收窗口; 312、匀化器;313、能量收集器;32、衰减接收通道;321、第二衰减窗口; 322、第二快门组件;323、合束器;33、参考接收通道;331、第三快门组件;
[0048]4、信号采集分析单元;5、光纤;61、第一汇聚镜组;62、第二汇聚镜组;63、第三汇聚镜组。
【具体实施方式】
[0049]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0050]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0051 ] 实施例1
[0052]一种海水光吸收和衰减系数测量设备,如图2所示,它包括外部舱体以及外部舱体内部安装有机械及光学组件;外部舱体由第一舱体101和第二舱体102及连接两个舱体的连接件103构成,第一舱体101和第二舱体102正向相对并呈直线排列,连接件103具有一定长度,将第一舱体101和第二舱体102固定连接并在第一舱体101和第二舱体102之间形成开放式空间;所述第一舱体101和第二舱体102分别由柱状舱体及其两端的端盖104组成;其中第一舱体101和第二舱体102相对的两端盖104上开有两组正向相对的孔,各用于采样单元2的第一水样通道21和第二水样通道22连接发光单元I和探测单元3。
[0053]机械及光学组件的结构如图3所示,它主要由发光单元1、采样单元2、探测单元3和信号采集分析单元4组成,发光单元I安装于第一舱体101中,探测单元3以及信号采集分析单元4安装于第二舱体102中;发光单元I包括主通道11和主通道11 一端分成的三路分通道,分别定义为吸收通道12、衰减通道13和参考通道14,主通道11和吸收通道12直接连通,衰减通道13和参考通道14直接连通。
[0054]如图4所示,主通道11内按空间顺序依次设有聚光罩111、采样高稳定卤钨灯的光源112、三胶合消色差透镜的聚光组件113、衰减器构成的衰减组件114、高功率孔径的光阑组件115、第一快门组件116和准直镜组118;主通道11和吸收通道12连通处(该连接处分别称为二者的始端,另一端则称之为终端)、衰减通道13和参考通道14连通处(该连接处分别称为二者的始端,另一端则称之为终端)分别设置两个由分束棱镜形成的第一分束器1171和第二分束器1172,使光信号被连续分束,最终分成三束后分别进入三路分通道;三路分通道中,吸收通道12经直角拐弯后与衰减通道13平行,吸收通道内在所述直角拐弯处设置直角棱镜121,吸收通道12和衰减通道13的终端分别设置统一高度和方向的蓝宝石窗口,分别定义为第一吸收窗口 122和第一衰减窗口 131,参考通道14内设置第一汇聚镜组61;
[0055]如图5所示,探测单元3包括三路接收通道,分别定义为吸收接收通道31、衰减接收通道32和参考接收通道33;吸收接收通道31和衰减接收通道32分别开有统一高度和方向的蓝宝石窗口,分别定义为第二吸收窗口 311和第二衰减窗口 321,参考接收通道33—端(称为终端)与发光单元I的参考通道通过光纤5连接,另一端(称为始端)连通至衰减接收通道32内部;吸收接收通道31内还设有匀化器312和能量收集器313;衰减接收通道32内,在靠近第二衰减窗口 321的一端设置第二快门组件322,在与参考接收通道33连通处设置合束器323,在远离第二衰减窗口的一端还设有第二汇聚镜组62;参考接收通道33的光纤连接端设置第三快门组件331,顺光路方向还设置有第三汇聚镜组63;
[0056]采样单元2包括第一水样通道21和第二水样通道22,第一水样通道21两端开放,分别连接第一吸收窗口 122和第二吸收窗口 311,第二水样通道22两端开放,分别连接第一衰减窗口 131和第二衰减窗口 321,两个水样通道均设置有水样进、出口 ;第一水样通道21内壁经镀高反射膜层处理,第二水样通道22内壁表层经发黑处理;第一水样通道21和第二水样通道22均为可拆卸管道,端部与各窗口活动连接;
[0057]信号采集分析单元4设有两台光谱分析仪,分别通过光纤5与探测单元3的吸收接收通道31和衰减接收通道32连接;
[0058]探测单元3后部配有电源接口、电控及数传接口。电动快门和光源组件开关均由外接的控制器通过控制线缆统一控制,此外采样单元2还设有线缆通道23,线缆通道23负责保护供电线缆、光纤和控制线缆,将各种线缆由发光单元I传输到探测单元3。
[0059]本发明所述的海水光吸收和衰减系数测量设备中,发光单元I为水体参数测量提供光谱丰富性能稳定的光源;采样单元2主要实现水体样品的采样;探测单元3实现光辐射信号的探测,该信号中携带着水体的参数信息;信号采集分析单元4可以对探测到的信息进行光谱分析,为水体衰减和吸收参数计算提供基础参数数据。
[0060]本实施例海水光吸收和衰减系数测量设备使用时,上述最优选结构的工作原理大致如下:高稳定卤钨灯的光源112出射的光辐射经过聚光罩111和聚光组件113成像到光阑组件115位置,在光路中设置衰减组件114实现光强可控,为系统获得较高信噪比提供调节量。第一快门组件116实现整个光路的截断,可以对系统暗噪声测量提供手段。分束器(包括均由分束棱镜形成的第一分束器1171和第二分束器1172)实现光路四通路设计,使分出的光信号分别进入衰减通道13、吸收通道12和参考通道14。衰减通道13的光信号通过第一衰减窗口 131输出进入第二水样通道22,其内壁为经发黑处理的吸收通道,可以吸收海水的杂散光信号。吸收通道12的光信号通过第一吸收窗口 122输出进入第一水样通道21,其内壁为镀高反射膜层处理的通道,可以反射海水的杂散光
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