一种海水体散射多光谱船载走航测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海水体散射多光谱船载走航测量装置，属于多光谱测量技术领域，包括：外壳，其内部具有密闭的容纳腔；椭圆反射镜；流通管；参考光电探测器；全光谱光源，其用于发射全光谱的入射光线；滤光组件；准直部件；分光部件；光电探测阵列；处理模块，其分别与所述参考光电探测器和光电探测阵列连接，用于根据所述参考光电探测器和光电探测阵列测量海水体散射光谱强度。本发明专利技术通过设置全光谱光源配合滤光组件，能够产生不同光谱成分和强度的光束，通过光电探测阵列测量水体的多光谱体散射；本装置采用椭圆反射镜，无需将探测器转动，以及无需设置多个探测器，能够提高所测量的体散射角度分辨率。角度分辨率。角度分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种海水体散射多光谱船载走航测量装置


[0001]本专利技术属于海水体散射多光谱测量
，具体地说，涉及一种海水体散射多光谱船载走航测量装置。

技术介绍

[0002]海水的体散射函数是海洋光学最基本固有光学参数之一，其他的固有光学参数，比如散射系数、后向散射系数、衰减系数、单次反照率等，均可通过体散射和吸收系数导出。体散射描述了散射在水中的角分布，影响了水下光场的空间分布，对研究光在海水中的辐射传输、水下视觉成像以及卫星海色遥感解译都有重要的作用。水体的体散射与水体中的颗粒物含量和种类息息相关，因此体散射函数用来反演水体的颗粒物粒径分布和浮游植物种群分类，对海洋湖泊生态环境监测和海洋碳循环研究均具有重要的意义。
[0003]体散射测量系统实现方案可根据是否有转动装置分为如图1所示的单探测器和如图2所示的多探测器两类。单探测器体散射测量装置通常带有转动装置（光源31或探测器转动），典型代表是 Sequioa 公司生产的LISST
‑
VSF，该设备光源为波长为532nm的激光，探测器31围绕水体样品做圆周旋转，从而实现15
°‑
155
°
范围体散射测量。单探测器装置的优势是：采用一个探测器测量31，消除了由于探测器响应的不同带来的误差，且角度分辨率高；缺点是：系统复杂，不同角度散射顺序测量，且测量效率低。多探测器体散射测量装置通常不带转动装置，典型代表是WetLab公司生产的MASCOT，该仪器的光源31为波长为685nm的激光，围绕水体样品圆周方向均匀分布17个探测器30，实现10
°‑
170
°
范围内间隔10
°
的体散射测量。该装置的优势是：同时测量不同角度的体散射，缺点是角度分辨率低。
[0004]本
技术介绍
所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请
技术介绍
的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中海水体散射测量需要转动探测器装置，设置多个探测器装置时角度分辨率低，以及无法船载走航连续测量的技术问题，提出了一种海水体散射多光谱船载走航测量装置，可以解决上述问题。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述技术方案予以实现：一种海水体散射多光谱船载走航测量装置，包括：外壳，其内部具有密闭的容纳腔；反射镜，其固定在所述容纳腔中，所述反射镜的反射面为椭圆内球面；流通管，其贯穿所述容纳腔，且经过所述反射面的近焦点，所述流通管与所述外壳密封固定，所述流通管由透光材质制作；参考光电探测器；全光谱光源，其用于发射全光谱的入射光线；滤光组件，其设置在所述入射光线的光路上，用于对所述入射光线进行滤光，仅允
许特定光谱的入射光线通过；准直部件，其设置在所述滤光组件的出光光路上，用于将所述滤光组件的出光进行准直为平行光束；分光部件，其设置在所述准直部件的出光光路上，用于将平行光束分光成两路，其中一路经过所述流通管，被流通管中的水体散射，另外一路进入所述参考光电探测器，所述参考光电探测器用于检测未经水体散射的光谱强度；第一孔径光阑，其设置在所述反射镜的远焦点处；光电探测阵列，其设置在所述第一孔径光阑的后端，流通管中水体散射光经过所述反射面反射，通过所述第一孔径光阑成像，由所述光电探测阵列检测经水体散射的光谱强度；处理模块，其分别与所述参考光电探测器和光电探测阵列连接，用于根据分别由所述参考光电探测器和光电探测阵列测量的光谱强度计算水体多光谱体散射。
[0007]本专利技术的一些实施例中，所述滤光组件包括：滤光片轮，所述滤光片轮上顺次布设有多个窄带滤光片，该多个窄带滤光片不同时位于入射光线的光路中，且各窄带滤光片的滤光波段互不相同；驱动机构，其用于驱动所述滤光片轮绕轴转动，切换位于所述入射光线的光路上的窄带滤光片。
[0008]本专利技术的一些实施例中，所述海水体散射多光谱船载走航测量装置还包括：所述准直部件为平行光管。
[0009]本专利技术的一些实施例中，所述海水体散射多光谱船载走航测量装置还包括：第二孔径光阑，其设置在所述反射镜的一侧，位于所述分光部件与所述流通管之间的光路上。
[0010]本专利技术的一些实施例中，所述第二孔径光阑出光的方向垂直于所述流通管的轴向。
[0011]本专利技术的一些实施例中，所述准直部件为平行光管。
[0012]本专利技术的一些实施例中，所述流通管与散射平面垂直，所设流通管中设置有真空泵，可实现船载走航连续测量。
[0013]本专利技术的一些实施例中，所述分光部件为光束分束器。
[0014]本专利技术的一些实施例中，所述处理模块计算水体多光谱体散射的方法为：；其中，为波长为 的入射光线经水体散射后散射角为 时光电探测阵列测得的光谱强度电压值， 为由参考光电探测器所测得的波长为 的入射光线光谱强度电压值，
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为系统光谱定标系数。
[0015]本专利技术的一些实施例中，还包括对散射角 进行角度校正，包括： 分别为校正系数， 为光电探测器角分辨率，n为阵列通道编号（比如1
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256）。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：
本专利技术的海水体散射多光谱船载走航测量装置，首先，通过设置全光谱光源配合滤光组件，能够分别产生不同光谱的光束，通过光电探测器件分别测量海水体散射多光谱强度。
[0017]其次，通过设置反射面为椭圆内球面的反射镜，以及通过将流通管设置在反射面的近焦点上，流通管中的水体将入射的光向周围散射，散射光从反射面的近焦点照射在反射面上，反射面进而将光线反射汇聚到其远焦点上，由设置在远焦点后端的光电二极管阵列接收，可有效采集散射光强度。
[0018]再次，通过设置光电二极管阵列，可以分别测量各个角度的散射光，无需将探测器转动，以及无需设置多个探测器，且光电二极管阵列紧密排列布设，能够提高所测量的体散射角度分辨率。
[0019]最后，通过设置流通管和散射平面垂直，在真空泵作用下海水在流通管中流动，可实现海水多光谱体散射的船载走航连续测量。
[0020]结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是现有单探测器的体散射测量系统原理示意图；图2是现有多探测器的体散射测量系统原理示意图；图3 是本专利技术提出的海水体散射多光谱船载走航测量装置的一种实施例的示意图；图4是本专利技术提出的海水体散射多光谱船载走航测量装置的一种实施例的结构示意图；图5是图4的纵向剖视图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海水体散射多光谱船载走航测量装置，其特征在于，包括：外壳，其内部具有密闭的容纳腔；反射镜，其固定在所述容纳腔中，所述反射镜的反射面为椭圆内球面；流通管，其贯穿所述容纳腔，且经过所述反射面的近焦点，所述流通管与所述外壳密封固定，所述流通管由透光材质制作；参考光电探测器；全光谱光源，其用于发射全光谱的入射光线；滤光组件，其设置在所述入射光线的光路上，用于对所述入射光线进行滤光，仅允许特定光谱的入射光线通过；准直部件，其设置在所述滤光组件的出光光路上，用于将所述滤光组件的出光准直为平行光束；分光部件，其设置在所述准直部件的出光光路上，用于将平行光束分光成两路，其中一路经过所述流通管，被流通管中的水体散射，另外一路进入所述参考光电探测器，所述参考光电探测器用于检测未经水体散射的光谱强度；第一孔径光阑，其设置在所述反射面的远焦点处；光电探测阵列，其设置在所述第一孔径光阑的后端，流通管中水体散射光经过所述反射面反射，通过所述第一孔径光阑成像，由所述光电探测阵列检测经水体散射的光谱强度；处理模块，其分别与所述参考光电探测器和光电探测阵列连接，用于根据分别由所述参考光电探测器和光电探测阵列测量的光谱强度计算水体多光谱体散射。2.根据权利要求1所述的海水体散射多光谱船载走航测量装置，其特征在于，所述滤光组件包括：滤光片轮，所述滤光片轮上顺次布设有多个窄带滤光片，该多个窄带滤光片不同时位于入射光线的光路中，且各窄带滤光片的滤光波段互不相同；驱动机构，其用于驱动所述滤光片轮绕轴转动，切换位于所述入射光线的光路上的窄带滤光片。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡连波，陈树果，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：