顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括固定框架、后向散射儀、偏振組件，該固定框架上設(shè)有偶數(shù)個(gè)光孔；光孔包括出射光孔和散射光孔，出射光孔與散射光孔之間一一對(duì)應(yīng)；偏振組件安裝于出射光孔處，且光能夠垂直通過偏振組件穿過光孔入射到懸浮顆粒物水體中，經(jīng)過顆粒物散射之后通過散射光孔返回顆粒物后向散射儀。通過該固定裝置，將線偏振組件固定于顆粒物后向散射儀垂直光路中上，檢測(cè)水箱內(nèi)懸浮泥沙水體的后向散射系數(shù)。通過本發(fā)明提供的裝置，能夠探究光源偏振對(duì)顆粒物后向散射系數(shù)測(cè)量精度的影響，能夠更精確的檢測(cè)懸浮顆粒物水體的后向散射系數(shù)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)及近岸海洋光學(xué)研究的目的。
【專利說明】
顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于海洋光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水體組份后向散射系數(shù)是海洋水色決定因子之一，也是海洋水色衛(wèi)星遙感反演的基礎(chǔ)參數(shù)。后向散射系數(shù)是水體的固有光學(xué)參量，只與水體組份有關(guān)，不隨光照條件變化。自然水體后向散射系數(shù)已成為海洋光學(xué)重要的研究?jī)?nèi)容，也是針對(duì)不同自然水體建立高精度水色反演模型的基礎(chǔ)。同時(shí)，水體后向散射系數(shù)在估算初級(jí)生產(chǎn)力、監(jiān)測(cè)和識(shí)別有害藻種、研究海洋生物群落結(jié)構(gòu)、水質(zhì)評(píng)價(jià)、以及建立高精度的輻射傳輸模型等方面具有重要的作用。
[0003]測(cè)量后向散射系數(shù)主要有以下幾種:
[0004]1、利用分光光度計(jì)基于FTF/T-R方法的操作原理并結(jié)合算法獲得水體懸浮顆粒物后向散射系數(shù)的方法，但該方法使懸浮顆粒物光場(chǎng)分布規(guī)律發(fā)生改變，盡管算法做了修正，實(shí)驗(yàn)操作方法會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差；
[0005]2、結(jié)合水體生物光學(xué)特性利用輻射傳輸模型模擬，不同海區(qū)生物光學(xué)特性、半分析算法不同，經(jīng)驗(yàn)算法難以適合所有海區(qū)；
[0006]3、基于米氏散射理論計(jì)算散射系數(shù)，利用后向散射概率計(jì)算顆粒物后向散射系數(shù)，但顆粒物粒徑分布規(guī)律、尺寸以及折射指數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大；
[0007 ] 4、現(xiàn)場(chǎng)直接利用光學(xué)儀器(Hy droScat_6P、BB9、VSF3)測(cè)量。
[0008]目前，現(xiàn)場(chǎng)利用HOBILabs HydroScat-6P后向散射測(cè)量?jī)x器測(cè)量是精確快速獲取水體后向散射系數(shù)的重要方法。但是，由于Hydroscat_6P光路中鏡面的反射和折射作用，其出射光可能存在一定的偏振特性，進(jìn)而可能對(duì)水體組份后向散射系數(shù)測(cè)量產(chǎn)生影響。然而目前對(duì)于后向散射儀HydroScat-6P的光源偏振性及其對(duì)水體后向散射系數(shù)測(cè)量的影響尚未有研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了研究海洋光學(xué)儀器光源偏振特性對(duì)顆粒物后向散射系數(shù)測(cè)量精度的影響，進(jìn)而分析顆粒物后向散射系數(shù)對(duì)偏振光的敏感性，闡明可見光在自然水體輻射傳輸過程中偏振特性變化規(guī)律以及離水輻射偏振特性與水體組分顆粒物固有光學(xué)特性后向散射特性之間的內(nèi)在關(guān)系，特此設(shè)計(jì)了一種顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置。利用該測(cè)量裝置，能夠系統(tǒng)地測(cè)量后向散射儀HYDR0SCAT-6P出射光源的偏振性，分析其偏振光源對(duì)顆粒物后向散射系數(shù)測(cè)量精度的影響，進(jìn)而分析顆粒物后向散射系數(shù)對(duì)偏振的敏感性，研究可見光在懸浮顆粒物水體輻射傳輸過程中偏振特性變化規(guī)律。
[0010]更具體的，本發(fā)明提供了一種用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置的固定裝置，包括固定框架，框架上設(shè)有偶數(shù)個(gè)光孔；[0011 ]光孔包括出射光孔和散射光孔，出射光孔與散射光孔之間對(duì)應(yīng)；
[0012]偏振組件安裝于出射光孔上，且光路垂直通過偏振組件。
[0013]作為優(yōu)選的，固定框架包括上板件和下板件；
[0014]偏振組件夾設(shè)于上板件和下板件之間的凹槽內(nèi)。
[0015]作為優(yōu)選的，光孔設(shè)有用于固定偏振裝置的卡合槽。
[0016]作為優(yōu)選的，固定框架上設(shè)有12個(gè)光孔。
[0017]作為優(yōu)選的，偏振組件為L(zhǎng)PYISE050-A偏振片。
[0018]本發(fā)明還提供了一種顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，包括顆粒物后向散射儀、液體容器以及上述任意一項(xiàng)的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置的固定裝置；
[0019]固定裝置固定于顆粒物后向散射儀；出射光孔、散射光孔分別與顆粒物后向散射儀的發(fā)射孔、接收孔相對(duì)應(yīng);固定裝置、顆粒物后向散射儀設(shè)于液體容器上，且出射光孔、散射光孔垂直朝液體容器中的液體。
[0020]作為優(yōu)選的，固定裝置與顆粒物后向散射儀之間通過固定件緊密固定。
[0021 ]作為優(yōu)選的，固定件為螺絲。
[0022]作為優(yōu)選的，顆粒物后向散射儀為Hydroscat_6P。
[0023]本發(fā)明提供的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置的固定裝置，使得該固定裝置能夠簡(jiǎn)易地安裝在后向散射儀上，同時(shí)，在本申請(qǐng)中，偏振片也能夠簡(jiǎn)易地安裝在該固定裝置上，使得在個(gè)別部件損壞時(shí)，可以單獨(dú)進(jìn)行替換。
[0024]利用本發(fā)明提供的顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用顆粒物后向散射儀Hydr0SCat-6P原位測(cè)量顆粒物后向散射系數(shù)的基礎(chǔ)上，改變并測(cè)量Hydroscat-eP出射光源的偏振特性，進(jìn)而配比不同濃度的懸浮泥沙溶液，完成不同偏振方向的光源對(duì)顆粒物后向散射儀Hydr0SCat-6P測(cè)量顆粒物后向散射系數(shù)的影響，進(jìn)而分析顆粒物后向散射系數(shù)對(duì)偏振的敏感性。
[0025]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，使用方便。本發(fā)明使用有機(jī)玻璃制作的線偏振器固定裝置，在顆粒物后向散射儀HydroScat-6P出瞳口處垂直光路中加入線偏振片LPYISE050-A，改變其出射光源的偏振特性，分析偏振光源對(duì)水體組分吸收系數(shù)測(cè)量精度的影響。
[0027]2、使用壽命長(zhǎng)，便于維護(hù)。本發(fā)明線偏振器固定裝置的部件是使用無機(jī)玻璃制成，可反復(fù)使用。同時(shí)任何部件損壞，只需更換換件即可，降低成本。
[0028]3、顆粒物后向散射儀Hydroscat-6P噪音低，可以抑制背景散射光對(duì)顆粒物后向散射系數(shù)測(cè)量的影響，通過測(cè)量后向散射角140°處顆粒物后向散射光進(jìn)而計(jì)算顆粒物后向散射系數(shù)，儀器性能穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明中第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0030]圖2為本發(fā)明中第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0031 ]圖3為本發(fā)明中檢測(cè)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施方式一
[0033]本發(fā)明的第一種實(shí)施方式提供了一種用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量的固定裝置，如圖1所示，包括框架1，框架I上設(shè)有偶數(shù)個(gè)光孔2;光孔2包括出射光孔22和散射光孔21，出射光孔22與散射光孔21之間一一對(duì)應(yīng);偏振組件安裝于出射光孔22上，且光能夠垂直通過偏振組件穿過光孔2。
[0034]在本實(shí)施方式中，框架I可以是一個(gè)包括上板件11和下板件12的框架I，偏振組件夾設(shè)于上板件和下板件之間的凹槽內(nèi)；也可以直接在光孔2上設(shè)置用于固定偏振裝置的卡合槽，使偏振組件能夠更簡(jiǎn)易地安裝在框架I上。
[0035]在本實(shí)施方式中，框架I上設(shè)有12個(gè)光孔2，其中包括了6個(gè)出射光孔22和6個(gè)散射光孔21，每一個(gè)出射光孔22和一個(gè)散射光孔21相對(duì)應(yīng)。相應(yīng)的對(duì)應(yīng)位置如圖1中的箭頭以及對(duì)應(yīng)光孔2的標(biāo)號(hào)所示。偏振組件選用偏振片，使得整個(gè)固定裝置的體積做的比較小。
[0036]實(shí)施方式二
[0037]本發(fā)明的第二種實(shí)施方式提供了一種顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，如圖2所示，包括顆粒物后向散射儀3、液體容器4以及上述任意一項(xiàng)的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置的固定裝置；固定裝置固定于顆粒物后向散射儀3;出射光孔22、散射光孔21分別與顆粒物后向散射儀3的發(fā)射孔、接收孔相對(duì)應(yīng)；固定裝置、顆粒物后向散射儀3設(shè)于液體容器4上，且出射光孔22、散射光孔21垂直朝液體容器4中的液體。
[0038]在本實(shí)施方式中，固定裝置與顆粒物后向散射儀3之間通過固定件緊密固定，該固定件可以是螺絲，也可以是卡扣等裝置，只要確保將固定裝置固定在顆粒物后向散射儀3上時(shí)不會(huì)脫落即可。液體容器采用的是40cm X 40 cm X 40cm的水箱。
[0039]在本實(shí)施方式中，顆粒物后向散射儀3為Hydroscat-SPaHydroscat-SP共有6個(gè)獨(dú)立波段，中心波長(zhǎng)分別為42011111、44211111、47011111、51011111、59011111、67011111。6個(gè)獨(dú)立波段都具有如圖3所示光路圖，分別測(cè)量6個(gè)波段后向140°散射角處的后向散射光，然后計(jì)算顆粒物的后向散射系數(shù)。具體的，該裝置檢測(cè)的是兩個(gè)陰影面積重合部位處懸浮顆粒物的后向散射光。本顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置在顆粒物后向散射儀3HYDR0SCAT-6P原有光路中垂直加入線偏振片LPYISE050-A，改變其出射光源的線偏振狀態(tài)。在檢測(cè)之前，首先利用地物光譜儀ASD在光學(xué)暗房中測(cè)量顆粒物后向散射儀3HYDR0SCAT-6P出射光源的偏振光譜，進(jìn)而改變線偏振片LPYISE050-A偏振角度測(cè)量不同濃度的顆粒物后向散射系數(shù)。具體的，改變懸浮顆粒物的濃度及線偏振片LPYISE050-A偏振角度完成不同波段的顆粒物后向散射系數(shù)的測(cè)量，對(duì)比分析不同偏振角度下顆粒物后向散射系數(shù)測(cè)量結(jié)果，研究顆粒物后向散射系數(shù)對(duì)光源偏振的敏感性，闡明可見光在懸浮泥沙水體輻射傳輸過程中離水輻射偏振特性變化規(guī)律及與水體組分之間的相互作用關(guān)系。
[0040]上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量的固定裝置，其特征在于，包括固定框架，所述框架上設(shè)有偶數(shù)個(gè)光孔； 所述光孔包括出射光孔和散射光孔，所述出射光孔與所述散射光孔之間一一對(duì)應(yīng)； 偏振組件安裝于所述出射光孔上，且光路垂直通過所述偏振組件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量的固定裝置，其特征在于，所述框架包括上板件和下板件； 所述偏振組件夾設(shè)于所述上板件和下板件之間的凹槽內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量的固定裝置，其特征在于，所述光孔設(shè)有用于固定所述偏振裝置的卡合槽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量的固定裝置，其特征在于，所述框架上設(shè)有12個(gè)光孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量的固定裝置，其特征在于，所述偏振組件為偏振片。6.一種顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，其特征在于，包括顆粒物后向散射儀、液體容器以及權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的用于顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量的固定裝置； 所述固定裝置固定于所述顆粒物后向散射儀;所述出射光孔、散射光孔分別與所述顆粒物后向散射儀的發(fā)射孔、接收孔相對(duì)應(yīng);所述固定裝置、顆粒物后向散射儀設(shè)于所述液體容器上，且所述出射光孔、散射光孔垂直朝所述液體容器中的懸浮泥沙溶液。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，其特征在于，所述固定裝置與所述顆粒物后向散射儀之間通過固定件緊密固定。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，其特征在于，所述固定件為螺絲。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顆粒物后向散射系數(shù)偏振敏感性測(cè)量裝置，其特征在于，所述顆粒物后向散射儀為Hydroscat_6P。
【文檔編號(hào)】G01N21/01GK105928905SQ201610421710
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】劉佳, 何賢強(qiáng), 柳稼航, 白雁
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋局第二海洋研究所, 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所