[发明专利]一种冰体下行辐射测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋监测领域，尤其涉及一种冰体下行辐射测量装置及其测量方法。

背景技术

现场研究太阳辐射在海冰中的分布，对于解释能量收支、热量在大气-海冰-海洋中的分布、海冰内部和下层的生物分布具有重要的作用。

由于海冰是一种固体物质，海冰的下行辐射的测量可首先在海冰上钻取冰洞，然后将探头放置于冰洞内测量海冰的下行光场。测量中主要面临的难点问题为：下行光场的测量需要测量下行光的一个半球面，采用什么类型的光学探头才可以接收一个半球面的光。

目前，并没有专用的商业仪器用于测量海冰下行辐射剖面，研究学者们测量海冰下行辐射剖面光谱时多采用自主研发的各类海冰下行辐射剖面测量装置，并且其中大多数都是基于地物光谱仪改装而成，并且针对本文上述的测量海冰下行辐射剖面光谱中面临的难点问题，暂时还没有一个完美的解决方案。

发明内容

本发明的目的是研制一种适用于测量固体物质的冰体下行辐射测量装置。

为了实现上述目的，本发明包括如下技术特征：

本发明的目的是研制一种适用于测量固体物质特别是冰体的下行辐射测量装置。

一种冰体下行辐射测量装置，包括数据采集装置、太阳下行辐射测量装置、探头装置，支架装置，所述数据采集装置分别与所述太阳下行辐射测量装置和探头装置连接，用于采集所述太阳下行辐射测量装置和探头装置所测量的数据，所述探头装置用于测量冰洞内光的下行辐射，所述支架装置用于固定所述探头装置和太阳下行辐射测量装置，太阳下行辐射测量装置、探头装置是统一被支架装置固定，太阳下行辐射测量装置用于测量太阳的下行辐射Es，目的是为了在海冰下行辐射测量过程中，减弱因太阳下行辐射变化所带来的影响，所述探头装置包括辐亮度探头、光纤管和设置于辐亮度探头前面的漫反射装置，漫反射装置用于将下行光场漫射到所述辐亮度探头，所述光纤管用于连接所述辐亮度探头和所述数据采集装置。

所述数据采集装置为PC104工业式嵌入式电脑和订制的光谱仪，采用耐低温保护，结合所设计的软件实现数据的自动采集及储存，或采用人工操作对数据进行采集及存储。

所述太阳下行辐射测量装置，包括用于测量太阳下行辐射的辐照度探头和用于设定探头垂直向下的第一支架。

更进一步，所述漫反射装置包括漫反射白板和第二支架，所述辐亮度探头通过所述第二支架与所述漫反射白板连接，所述第二支架用于固定所述漫反射白版。漫反射白板的大小要选取适当，即当漫反射白板过大时，将会导致所钻取的冰洞过大，从而使得冰体内的光场受到较大的破坏，当漫反射白板较小时，将会导致较多的漫射光场无法被辐亮度探头所接收，漫反射白板需要固定于探头的正前方，且保证探头垂直于白板，白板与探头的距离设定需要考虑探头的视场角不超过白板，否则会导致冰体内的上行光场被探头接收，从而导致较大的测量误差。一般地，所选取的漫反射白板的大小、探头和漫反射白板的距离这两个参数应保证下行辐射场天顶角至少从20度至90度内的漫射光可被辐亮度探头所接收。

所述支架装置包括设定探头于冰洞内不同位置的第三支架和套管，所述套管与所述探头装置相连接，所述光纤管装载于所述套管内，所述套管上设有第一和第二顶柱，用于固定所述光纤管，可保证冰体下行辐射测量装置在支架内上下滑动，同时支架也可以固定冰体下行辐射测量装置。从而可设定下行测量探头装置于海冰内一个特定的位置。为了减少测量仪器所带来的干扰，所用的装置要镀成黑色。