水下光学监测仪器制造技术

本申请涉及一种水下光学监测仪器，电气系统、软件系统和光学系统。所述光学系统包括：光源模块、探测模块、窗口模块和光纤束模块，探测模块包括第一探测单元和第二探测单元。通过光纤束模块和窗口模块，建立两条入射到探测模块的光路，使第一探测单元和第二探测单元设置在窗口模块的同侧，缩小了光谱仪的体积，保证了测量的稳定性，扩展了光学监测仪器的应用范围，解决了水下原位工作光谱仪体积大，测量稳定性差，应用范围窄的问题。应用范围窄的问题。应用范围窄的问题。

【技术实现步骤摘要】
水下光学监测仪器


[0001]本申请涉及环境监测领域，具体而言，本申请涉及一种水下光学监测仪器。

技术介绍

[0002]在水质监测过程中需要对生化要素进行监测，如对化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、硝酸盐
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氮和亚硝酸盐
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氮等测量项进行测量。现有技术中最为广泛的做法是应用水下原位工作的AC
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S水体固有光学特性测量仪对上述测量项进行测量。该测量仪是由美国WET Labs公司生产的能同时测量水体衰减系数和吸收系数的光谱仪器，具有4nm的光谱分辨率和400
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720nm的光谱测量范围。该仪器采用双路径结合两个氩气填充的白炽灯泡，经过一个旋转扫描的线性可变滤波器来得到分散光谱。光经过10cm或25cm的水体传播后，分别由狭窄的孔径接收器与大面积探测器来接收得到衰减系数和吸收系数。参见说明书附图1，AC
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S水体固有光学特性测量仪100包括光源101、第一探测单元102、第二探测单元103和探测窗口104。光源101发出的光经过第一探测单元102、探测窗口104和第二探测单元103，其中，探测窗口104被设置在待测水体中。该仪器能够获取第一探测单元102和第二探测单元103中的光学参数，经过计算可得出测量项的含量。
[0003]由于第一探测单元102和第二探测单元103分别设置在探测窗口104的两侧，因此，该仪器的体积较大，不便于在检测平台集成，限制了其在水下滑翔机和Argo浮标等领域的应用。针对AC
‑/>S水体固有光学特性测量仪体积较大的缺陷，现有的此类小型化测量仪不再设置第一探测单元102。虽然测量仪的体积缩小了，但是测量稳定性也随之降低，无法满足长期水下无人监测的应用。
[0004]因此，亟需一种体积较小，测量稳定性高的水下光学监测仪器。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本申请提供了一种水下光学监测仪器，通过将第一探测单元和第二探测单元设置在探测窗口的同侧，实现了缩小下光学监测仪器体积、保证光谱测量稳定性的效果。所述技术方案如下：
[0006]一种水下光学监测仪器，包括电气系统、软件系统和光学系统。
[0007]所述光学系统包括：光源模块、探测模块、窗口模块和光纤束模块。其中，所述光源模块用于发射光信号；所述探测模块包括第一探测单元和第二探测单元；所述窗口模块包括第一窗口单元和与所述第一窗口单元间隔相对设置的第二窗口单元，所述第二窗口单元包括反射镜；所述光纤束模块包括第一光纤束、第二光纤束和第三光纤束；
[0008]所述光源模块发出的光信号一部分通过所述第一光纤束入射到所述第一探测单元，另一部分通过所述第二光纤束传输到所述窗口模块，经所述窗口模块的反射镜反射后入射所述第三光纤束，通过所述第三光纤束传输到所述第二探测单元。
[0009]进一步地，所述光学系统还包括光纤聚焦镜模块，所述第二光纤束和第三光线束位于所述光纤聚焦镜模块的一侧，所述窗口模块位于所述光纤聚焦镜模块的另一侧，所述
光纤聚焦镜模块包括光纤聚焦镜，所述第二光纤束的出射光能够经所述光纤聚焦镜扩束后入射到所述窗口模块，经所述反射镜反射后入射所述光纤聚焦镜，经所述光纤聚焦镜汇聚后入射所述第三光纤束。
[0010]进一步地，所述光纤聚焦镜模块还包括第一圆筒和螺纹转接件，所述第一圆筒包括封闭端、开放端和设置于所述封闭端和开放端之间的侧壁，所述螺纹转接件套设于所述侧壁的外侧，所述第一圆筒的封闭端设有小孔用以传输光信号，所述光纤聚焦镜设置于所述第一圆筒的内部。
[0011]进一步地，所述第一窗口单元包括第一窗口、第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔连通并且所述第一通孔和所述第二通孔连通的通道贯穿所述第一窗口单元，所述第一通孔的内径大于所述第二通孔的内径，在所述第一通孔和所述第二通孔连通处形成第一凸台，所述第一窗口设置于所述第一凸台。
[0012]进一步地，所述第二窗口单元包括第二窗口、反射镜、第三通孔和凹槽，所述第三通孔的内径大于所述凹槽的内径，在所述第三通孔和所述凹槽的连接处形成第二凸台，所述第二窗口设置于所述第二凸台，所述反射镜设置于所述凹槽内。
[0013]优选地，所述窗口模块还包括设置于所述第一窗口单元和第二窗口单元之间的两端开口的第二圆筒，所述第二圆筒包括侧壁，所述侧壁上设有镂空孔。
[0014]进一步地，所述第二圆筒的侧壁上有内螺纹，所述第一窗口单元包括第一连接片，所述第二窗口单元包括第二连接片，所述第一连接片和第二连接片上设置与所述内螺纹对应的外螺纹。
[0015]优选地，所述窗口模块还包括导杆和固定件，所述第二窗口单元包括第四通孔，所述第四通孔贯穿所述导杆用所述固定件固定。
[0016]进一步地，所述光纤束模块还包括：第一光纤接头、第二光纤接头、第三光纤接头和第四光纤接头。其中，所述第一光纤接头接收所述光源模块入射的光信号传输给所述第一光纤束和所述第二光纤束；所述第二光纤接头接收所述第一光纤束的入射光信号传输给所述第一探测单元；所述第三光纤接头接收所述第三光纤束的入射光信号传输给所述第二探测单元；所述第四光纤接头接收所述第二光纤束的入射光信号传输给所述窗口模块，接收所述窗口模块的反射光信号传输给所述第三光纤束。
[0017]优选地，所述光源模块包括若干个点光源，所述点光源选自发光二极管和激光二极管中的一种或两种，每一个所述点光源对应一组所述第一光纤束和第二光纤束。
[0018]进一步地，所述探测模块为光谱探测模块或光强探测模块。
[0019]本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
[0020]在上述技术方案中，设置光纤束模块和反射镜，将现有技术中的一条光路改为两条光路，第一探测单元和第二探测单元的相对位置更加灵活，在保证测量的稳定性的同时，缩小了水下光学监测仪器的体积，扩大了其应用范围。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0022]图1是现有技术中AC
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S水体固有光学特性测量仪的结构示意图；
[0023]图2是实施例一提供的水下光学监测仪器结构示意图；
[0024]图3是图2中光学系统结构示意图；
[0025]图4是图3中光纤束模块结构示意图；
[0026]图5是图3中光纤聚焦镜模块、窗口模块和反射镜模块结构示意图；
[0027]图6是图3中光纤聚焦镜模块、窗口模块和反射镜模块另一角度的结构示意图；
[0028]图7是图6中第二圆筒结构示意图；
[0029]图8是实施例二提供的水下光学监测仪器结构示意图；
[0030]图9是实施例三提供的水下光学监测仪器结构示意图；
[0031]图10是实施例四提供的第二圆筒结构示意图；
[0032]图11是实施例五提供的水下光学监测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下光学监测仪器，包括电气系统、软件系统和光学系统，其特征在于，所述光学系统包括：光源模块，用于发射光信号；探测模块，所述探测模块包括第一探测单元和第二探测单元；窗口模块，所述窗口模块包括第一窗口单元和与所述第一窗口单元间隔相对设置的第二窗口单元，所述第二窗口单元包括反射镜；光纤束模块，所述光纤束模块包括第一光纤束、第二光纤束和第三光纤束；所述光源模块发出的光信号一部分通过所述第一光纤束入射到所述第一探测单元，另一部分通过所述第二光纤束传输到所述窗口模块，经所述窗口模块的反射镜反射后入射所述第三光纤束，通过所述第三光纤束传输到所述第二探测单元。2.如权利要求1所述的水下光学监测仪器，其特征在于，还包括光纤聚焦镜模块，所述第二光纤束和第三光线束位于所述光纤聚焦镜模块的一侧，所述窗口模块位于所述光纤聚焦镜模块的另一侧，所述光纤聚焦镜模块包括光纤聚焦镜，所述第二光纤束的出射光能够经所述光纤聚焦镜扩束后入射到所述窗口模块，经所述反射镜反射后入射所述光纤聚焦镜，经所述光纤聚焦镜汇聚后入射所述第三光纤束。3.如权利要求2所述的水下光学监测仪器，其特征在于，所述光纤聚焦镜模块还包括第一圆筒和螺纹转接件，所述第一圆筒包括封闭端、开放端和设置于所述封闭端和开放端之间的侧壁，所述螺纹转接件套设于所述侧壁的外侧，所述第一圆筒的封闭端设有小孔用以传输光信号，所述光纤聚焦镜设置于所述第一圆筒的内部。4.如权利要求1所述的水下光学监测仪器，其特征在于，所述第一窗口单元包括第一窗口、第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔连通并且所述第一通孔和所述第二通孔连通的通道贯穿所述第一窗口单元，所述第一通孔的内径大于所述第二通孔的内径，在所述第一通孔和所述第二通孔连通处形成第一凸台，所述第一窗口设置于所述第一凸台。5.如权利要求4所述的水下光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝铭，李剑平，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：