[发明专利]一种长光程海水吸收系数测量装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及海水固有光学特性的测量，尤其涉及一种长光程海水吸收系数测量装置及其工作方法。

背景技术

海水吸收系数是海洋光学、生物光学、卫星遥感等领域中极其重要和基本的参数，对目前对于海水吸收系数的测量，在现场原位的环境下，一般采用WETLabs公司ac-9或ac-s进行测量。在当前的应用环境下，ac-9或ac-s测量海水吸收系数只有两个方面不能满足应用需要：一是ac-9只有九个分立的测量波段（412、440、488、512、530、555、650、676、715nm），ac-s的测量光谱范围是400-730nm，不能满足紫外波段（200-400nm）光谱分析的需求；二是ac-9或ac-s使用的样品池的有效光程长度为10cm或者25cm，光程较短，不能满足某些需要高灵敏度测量的场合应用需求。因此，利用长光程技术构建海水吸收系数的测量仪器，是解决现场原位测量所面临问题的思路。

简单来说，长光程技术就是指利用TeflonAF2400毛细管构建测量样品池，通过成数量级的增加有效光程，进而大幅提高测量灵敏度的技术。但是目前基于TeflonAF2400毛细管制作的长光程检测池，虽然大幅度提高了检测光程，但是由于液芯波导管本身孔径较小（约几百微米），以及所使用光液耦合方式的局限，导致这类长光程样品池都存在进样孔径较小的问题，因此根本无法应用于海水吸收系数测量的领域。

本发明人已经公开“一种大孔径的长光程样品池”，含有粒径小于950微米悬浮粒子的溶液可不经过滤，直接进入本发明的检测池检测，能够适用于海水吸收系数的测量的领域。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种满足中紫外波段（200-400nm）光谱分析和需要高灵敏度测量的长光程海水吸收系数测量装置及其工作方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种长光程海水吸收系数测量装置，包括控制与数据采集模块、长光程现场测量模块、清洗与实验室测量模块，所述控制与数据采集模块分别与长光程现场测量模块、清洗与实验测量模块连接；所述控制与数据采集模块用于光谱仪数据采集、辅助参数采集、测量仪-上位机之间的通讯以及系统供电控制，所述长光程现场测量模块实现现场原位海水吸收系数以及辅助参数：海水温度、盐度和深度的测量，所述清洗与实验室测量模块在控制与数据采集模块的控制下对长光程现场测量模块进行清洗和提供水样。

所述长光程现场测量模块包括吸收系数测量子模块和CTD测量仪，所述吸收系数测量子模块还包括大孔径的长光程样品池、微型直流潜水泵、两条普通光纤、光谱仪、光源以及若干用于连接的硅胶软管；所述微型直流潜水泵的出口连接到大孔径的长光程样品池的进样口，微型直流潜水泵的入口通过硅胶软管放进现场海水中。微型直流潜水泵工作时，海水进入大孔径的长光程样品池，然后经样品池的排放口排出。所述光源一端通过一条普通光纤与大孔径的长光程样品池的光源接口相连，另一端与光谱仪相连；所述光谱仪另一端通过普通光纤与大孔径的长光程样品池的光谱仪接口相连；所述光谱仪还通过RS232串口与控制与数据采集模块和微型直流潜水泵相连；所述普通光纤、光谱仪和光源封装于一个水密抗压仓体内，微型直流潜水泵与大孔径的长光程样品池裸露于外部环境中。所述CTD测量仪和控制与数据采集模块相连，进行现场测量时，CTD测量仪和吸收系数测量子模块一起放入水中，获得现场测量海水吸收系数的同步的海水温度、盐度和深度数据，并通过控制与数据采集器对海水吸收系数进行温盐校正。

所述清洗与实验室测量模块包括微型自吸泵、五个微型两通电磁阀、高纯水袋、样品袋、三个清洗液袋以及一些用于连接的硅胶软管；所述微型自吸泵与五个微型两通电磁阀均与控制与数据采集模块相连，从而通过控制与数据采集模块实现微型自吸泵的开关与微型两通电磁阀的通断；所述微型自吸泵的出口与大孔径的长光程样品池的进样口相连，微型自吸泵的入口连接有高纯水袋、样品袋和三个清洗液袋；所述五个微型两通电磁阀分别安装于高纯水袋、样品袋和三个清洗液袋的出口处。所述微型自吸泵与五个两通电磁阀配合使用，向大孔径的长光程样品池进样口泵入高纯水、或海水样品、或清洗液，泵入的试剂或样品经过大孔径的长光程样品池后，由排放口排出。