本发明专利技术公开了一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置，包括光源单元、样品池单元、探测单元、密封单元和控制单元等；光源单元用于发射光源；样品池单元包括依次布置在入射光路上的光入射窗口、光阑组、半透半反镜组和光线收集器；光阑组由若干光阑组成，半透半反镜组由与光阑相同数量的半透半反镜组成，光阑和半透半反镜依次相间分布；探测单元包括光耦合器、光纤、光开关和光谱仪；每个半透半反镜的反射光路上设置一个光耦合器，每个光耦合器均通过光纤与光开关，光开关与光谱仪；光源单元、光开关、光谱仪均与控制单元相连。与传统的水体吸收测量装置相比，本装置的光在多个吸收长度上的信号都可以探测，从而拓展了吸收系数测量范围。
【技术实现步骤摘要】
一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置
本专利技术涉及海洋光学水体测量
，尤其涉及一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置。
技术介绍
水体吸收系数是海洋光学领域最基础的参数之一。目前已有光学系统用于水体吸收系数的测量，例如分光光度计，Acs，Ac9等。然而，分光光度计通常用于实验室测量，Acs、Ac9等在清澈水体中有较高的探测精度，然而在浑浊水体中，例如东海海域，由于其探测光程过长，光强衰减严重，所得信号强度过弱，探测信噪比较低。因此，一种能用于原位探测、能在不同吸收率的水体中均正常工作的水体吸收系数测量系统非常重要。
技术实现思路
本专利技术针对传统吸收测量系统对水体吸收系数范围的限制，提供一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置，该装置能在不同吸收率的水体中均能精确探测的水体吸收系数。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置，包括光源单元、样品池单元、探测单元、密封单元和控制单元；所述密封单元包括密封舱和出入水口，其中密封舱分为仪器腔与样品腔，出入水口与样品腔相连通；所述光源单元位于仪器腔内一端，用于发射光源；所述样品池单元位于密封单元的样品腔内，所述的样品池单元包括依次布置在入射光路上的光入射窗口、光阑组、半透半反镜组和光线收集器；所述光阑组由若干光阑组成，所述半透半反镜组由与光阑相同数量的半透半反镜组成，光阑和半透半反镜依次相间分布；所述探测单元位于密封单元的仪器腔内，所述探测单元包括光耦合器、光纤、光开关和光谱仪；每个半透半反镜的反射光路上设置一个光耦合器，每个光耦合器均通过光纤与光开关，光开关与光谱仪；所述光源单元、光开关、光谱仪均与控制单元相连。进一步的，所述控制单元包括电源、控制子系统、数据处理子系统和数据存储子系统；电源、控制子系统、数据处理子系统和数据存储子系统位于仪器腔内；电源为控制子系统、数据处理子系统、数据存储子系统、光源单元、光开关、光谱仪提供工作电压；数据处理子系统和数据存储子系统均与光谱仪相连；控制子系统控制电源通断、光谱仪工作状态及光开关的光路选择；数据处理子系统通过光谱仪探测所得数据计算吸收系数；数据存储子系统存储原始数据及计算所得数据。进一步的，所述光源单元包括光源和透镜，光源发出的光通过透镜照射到光入射窗口，电源为光源提供电能。进一步的，所述探测单元还包括温度计，温度计位于光谱仪旁，用于探测仪器腔内温度，温度计与数据处理子系统相连。进一步的，所述光源为宽频谱连续光源，其光谱波段覆盖可见光波段。进一步的，所述入射窗口为透明玻璃窗口。进一步的，所述半透半反镜与入射光呈45°夹角。进一步的，一个光阑与一个半透半反镜构成一个分光器件组，不同分光组的间距以线性或指数规律分布。进一步的，所述仪器腔与外界完全防水密封。进一步的，所述样品腔通过出入水口与外界连通，出入水口通过水泵与外界水体交换。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一款水体吸收测量装置，其内部有多条不同距离的光路，从而拓展了吸收系数测量范围。与传统的水体吸收测量装置相比，本装置光在多个吸收长度上的信号都可以探测；在数据处理中，可以根据探测信号的信噪比筛选信号质量较高的数据做水体吸收系数计算。实际工作中，对浑浊水体可以选用进光程的数据处理，清澈水体选用远光程数据处理，故而极大拓展了系统的工作范围。附图说明图1是水体吸收系数测量系统的结构示意图；图中：光源单元1、样品池单元2、探测单元3、密封单元4、控制单元5、光源11、透镜12、光入射窗口21、光阑组22、半透半反镜组23、光线收集器24、光耦合器31、光纤32、光开关33、光谱仪34、温度计35、密封舱41、出入水口42、仪器腔411、样品腔412、电源51、控制子系统52、数据处理子系统53、数据存储子系统54、数据接口55。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。如图1所示，本专利技术提供一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置，包括光源单元1、样品池单元2、探测单元3，密封单元4、控制单元5；所述的光源单元1包括光源11和透镜12；所述的样品池单元2包括光入射窗口21、光阑组22、半透半反镜组23和光线收集器24；所述的探测单元3包括光耦合器31、光纤32、光开关33、光谱仪34和温度计35；所述的密封单元4包括密封舱41和出入水口42，其中密封舱41分为仪器腔411和样品腔412；所述的控制单元5包括电源51、控制子系统52、数据处理子系统53、数据存储子系统54和数据接口55；所述的光源单元1位于仪器腔411内一端，用于发射光源；所述样品池单元2位于密封单元4的样品腔412内，光入射窗口21、光阑组22、半透半反镜组23和光线收集器24依次布置在光源单元1的光轴上；所述光阑组22由若干光阑组成，所述半透半反镜组23由与光阑相同数量的半透半反镜组成，光阑和半透半反镜依次相间分布，一个光阑与一个半透半反镜构成一个分光器件组25，不同分光组的间距以线性或指数规律分布。所述探测单元3位于密封单元4的仪器腔411内，每个半透半反镜的反射光路上设置一个光耦合器31，每个光耦合器31均通过光纤32与光开关33，光开关33与光谱仪34；所述的控制单元5位于密封单元4仪器腔411内，其数据接口52位于仪器腔411端盖，可连接数据线或外部存储器导出系统数据。光源11为宽频谱连续光源，其光谱波段覆盖可见光波段；透镜12安装于光源11的光轴上，将光源所发出光汇聚为平行光，光源11发出的光通过透镜12照射到光入射窗口21。所述的样品池单元2位于样品腔412内，容纳待测样品，并将入射光分为不同光程的光束；入射窗口21为透明玻璃窗口，位于透镜12后方，与入射光垂直；光阑通光孔径恰好位于光轴上；半透半反镜位于光阑后方，与入射光呈45°夹角；光线收集器24位于样品腔412末端，其光线入射口位于入射光路上。所述的探测器单元3位于仪器腔412内，为光强与温度的探测器件，光耦合器31位于样品腔412壁，半透半反镜的反射光出射位置；光纤32连接光耦合器31与光开关33；光开关33选择出射光与哪一路入射光连通；光谱仪34位于光开关出射光纤32后，探测出射光谱；温度计35位于光谱仪34旁，探测仪器腔411内温度。所述的密封单元4为系统提供防水密封，及向样品池提供样品液；仪器腔411用于安装光源单元1、探测单元2与控制单元5，与外界完全防水密封；样品腔412用于安装样品池单元2，通过出入水口42与外界连通；出入水口42位于密封单元样品腔412侧壁，通过水泵与外界水体交换。所述的控制单元5包括电源51、控制子系统52、数据处理子系统53、数据存储子系统54、数据接口55；电源51、控制子系统52、数据处理子系统53和数据存储子系统54位于仪器腔412内；电源51为光源11、光开关33、光谱仪34、控制子系统52、数据处理子系统53、数据存储子系统54提供电能；数据处理子系统53和数据存储子系统54均与光谱仪34相连，温度计35与数据处理子系统53相连；控制子系统控制52电源51通断、光谱仪34工作状态及光开关33的光路选择；数据处理子系统53通过光谱仪34探测所得数据计算吸收系数；数据存储子系统54存储原始数据及计算所得数据；数据接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置，其特征在于，包括光源单元、样品池单元、探测单元、密封单元和控制单元等；所述密封单元包括密封舱和出入水口，其中密封舱分为仪器腔与样品腔，出入水口与样品腔相连通；所述光源单元位于仪器腔内一端，用于发射光源；所述样品池单元位于密封单元的样品腔内，所述的样品池单元包括依次布置在入射光路上的光入射窗口、光阑组、半透半反镜组和光线收集器；所述光阑组由若干光阑组成，所述半透半反镜组由与光阑相同数量的半透半反镜组成，光阑和半透半反镜依次相间分布；所述探测单元位于密封单元的仪器腔内，所述探测单元包括光耦合器、光纤、光开关和光谱仪；每个半透半反镜的反射光路上设置一个光耦合器，每个光耦合器均通过光纤与光开关，光开关与光谱仪；所述光源单元、光开关、光谱仪均与控制单元相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置，其特征在于，包括光源单元、样品池单元、探测单元、密封单元和控制单元等；所述密封单元包括密封舱和出入水口，其中密封舱分为仪器腔与样品腔，出入水口与样品腔相连通；所述光源单元位于仪器腔内一端，用于发射光源；所述样品池单元位于密封单元的样品腔内，所述的样品池单元包括依次布置在入射光路上的光入射窗口、光阑组、半透半反镜组和光线收集器；所述光阑组由若干光阑组成，所述半透半反镜组由与光阑相同数量的半透半反镜组成，光阑和半透半反镜依次相间分布；所述探测单元位于密封单元的仪器腔内，所述探测单元包括光耦合器、光纤、光开关和光谱仪；每个半透半反镜的反射光路上设置一个光耦合器，每个光耦合器均通过光纤与光开关，光开关与光谱仪；所述光源单元、光开关、光谱仪均与控制单元相连。2.根据权利要求1所述的一种基于分段光路的水体吸收系数测量装置，其特征在于，所述控制单元包括电源、控制子系统、数据处理子系统和数据存储子系统；电源、控制子系统、数据处理子系统和数据存储子系统位于仪器腔内；电源为控制子系统、数据处理子系统、数据存储子系统、光源单元、光开关、光谱仪提供工作电压；数据处理子系统和数据存储子系统均与光谱仪相连；控制子系统控制电源通断、光谱仪工作状态及光开关的光路选择；数据处理子系统通过光谱仪探测所得数据计算吸...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶邦一，郭乙陆，吴超钒，毛志华，朱乾坤，
申请(专利权)人：国家海洋局第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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