[发明专利]一种冰层双向反射率测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋、湖泊水色的测量领域，特别涉及一种用于测量冰面的反射率的冰层双向反射率测量装置。本发明还涉及该装置的测量方法。 

背景技术

海冰是地球气候系统中一个关键的要素，对大规模的海冰进行模拟，结果显示海冰不仅对气候的变化具有很强的敏感性，同时它也是促使气候产生变化的因素之一。气温的变化会引起海冰表面特性与厚度的变化，从而在区域上影响着大气与海洋的能量、湿度和动力的交换。短波辐射是冰盖与太阳进行能量交换的主要波段，因此了解太阳短波辐射与海冰的相互作用，冰盖物理特性变化对气候变化潜在的放大作用是非常有意义的。另外，冰盖所透过的紫外与可见光的组分对海冰下层初级生产力和生物活性也具有很大的影响，所以，为了研究全球的气候变化和极地区域的生态系统，需要了解紫外光波段、可见光波段和近红外波段在海冰中的分布。 

为了研究海冰的光学特性，目前国内还没有相关的用于测量海冰光学特性仪器的报道。传统的双向发射率装置只能采用某个特定的角度，固定在某个点测量，无法实现任意位置，任意角度的实时测量。为了测量需要移动光学传感器探头，而移动的过程中难以保持入射角与反射角与水平夹角一致，照成测量误差。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种在半圆弧上任意点，任意角度的测量，并且保证测量精度的冰层双向反射率测量装置。本发明的另一个 目的在于提供该装置的测量方法。 

为了实现上述发明目的，本发明包括如下技术特征：一种冰层双向反射率测量装置，包括垂直竖立的半圆拱形轨道和仪器架；所示半圆拱形轨道下端设有固定结构；所述仪器架沿着半圆拱形轨道滑动和固定，仪器架上设有两个传感器探头，所述两个传感器探头的光轴与水平线夹角相等，并且光轴方向在水平线下的传感器探头指向半圆拱形轨道圆心。 

更进一步的，所述仪器架包括滑动蜗杆、上转动涡轮和下转动涡轮；上转动涡轮和下转动涡轮相同并各分别设置在滑动蜗杆的上、下位置；上转动涡轮连接有上臂，下转动涡轮连接有下臂；调整上臂能使得上转动涡轮、滑动蜗杆和下转动涡轮传动配合动作，并且当滑动蜗杆水平时，上臂和下臂与水平线夹角相等；上臂上设有传感器探头；下臂上设有传感器探头，下臂通过滑轨与半圆拱形轨道连接，下臂指向半圆拱形轨道的圆心。 

所述半圆拱形轨道由若干圆弧拼接而成，所述滑动蜗杆上设有水平气泡仪，所述半圆拱形轨道上设有角度刻度，下臂上设有电子罗盘。所述滑轨与半圆拱形轨道通过螺丝固定。 

本发明还包括一种冰层双向反射率测量装置的测量方法，包括如下步骤： 

(1)调整滑轨使得仪器架在半圆拱形轨道上滑动，在需要测量的位置点上定位； 

(2)调整上臂，使得滑动蜗杆保持水平； 

(3)通过两个传感器探头对该点太阳方位角和天顶角下的反射辐亮度进行测量； 

(4)该点测量完毕，重新执行步骤1，直至所有需要测量点测量完毕。 

本发明的有益效果在于：在实际的测量过程中，保持两个传感器探头的光 轴与水平线夹角相等，因此在半圆拱形轨道上的任意点进行测量时，能保证移动过程中的入射光和反射光与水平夹角一致，保持了测量的精度。可以转动以便对不同太阳方位角和不同天顶角下的反射辐亮度进行测量，由于仪器可靠稳定，使得通过该装置进行长期测量得以实现，在实际的测量中往往可以将测量探头通过光纤连接光谱仪和控制系统，实现在野外环境下冰层光学数据的长期测量。 

附图说明

图1为本发明双向反射率支架整体示意图； 

图2为本发明双向反射率支架的仪器架结构示意图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明为一种冰层反射率测量装置，半圆拱形轨道3、仪器架2组成。为了野外作业运输方便，半圆拱形轨道3由三截弧形组成，连接处1。半圆拱形轨道3两边固定结构4与半圆拱形轨道垂直，起到支撑作用，保证半圆拱形轨道3垂直竖立，半圆拱形轨道3有角度刻度。仪器架2能在半圆拱形轨道3滑动和固定，轨道角度刻度能读出仪器架倾斜度和方向。仪器架2上装有两个光学探头，向下的光学探头指向轨道圆心的地面。