[发明专利]一种测量海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，包括支架（1）和设置在支架（1）上的海面白冠上行辐亮度测量装置（2），其特征在于，还包括数据采集装置（3），在所述支架（1）上还设置有太阳光下行辐射测量装置（4）、视频数据采集装置（5），所述数据采集装置分别与所述太阳光下行辐射测量装置（4）、海面白冠上行辐亮度测量装置（2）、以及视频数据采集装置（5）连接，所述海面白冠上行辐亮度测量装置（2）和视频数据采集装置（5）的探测方向朝下，并设有相同的测量中心点，所述太阳光下行辐射测量装置（4）的探测方向朝上。

2. 根据权利要求1所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述数据采集装置（3）为工业式嵌入式计算机和光谱仪，所述光谱仪分别与所述太阳下行辐射测量装置（4）和海面白冠上行辐亮度测量装置（2）的信号输出端连接，并采集由所述太阳下行辐射测量装置（4）和海面白冠上行辐亮度测量装置（2）的光信息，经处理后传送到所述计算机进行处理和存储，所述数据采集装置采用预设计的软件对数据进行采集及存储。

3. 根据权利要求1所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述海面白冠上行辐亮度测量装置（2）包括第一探头（21）、第一光纤管（22）和第一密封管（23），第一光纤管（22）设置在所述第一密封管（23）内，所述第一光纤管（22）两端分别连接所述第一探头（21）与所述数据采集装置（3）。

4. 根据权利要求1所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述太阳光下行辐射测量装置（4）包括第二探头（41）、第二光纤管（42）和第二密封管（43），第二光纤管（42）设置在所述第二密封管（43）内，所述第二光纤管（42）两端分别连接所述第二探头（41）与所述数据采集装置（3），所述第二探头（41）内设有余弦集光器。

5. 根据权利要求3或4所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述第一、第二探头的直径介于2~5cm之间。

6. 根据权利要求1所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述支架（1）上设有横向设置的横杆（11）、第一连接架（12），以及第二连接架（13），所述横杆（11）与第一连接架（12）铰接，其铰接轴方向与横杆（11）轴线方向相同，所述第二连接架（13）铰接在第一连接架（12）上，其铰接轴为横向设置，所述海面白冠上行辐亮度测量装置（2）、太阳光下行辐射测量装置（4）、视频数据采集装置（5）均固定在第二连接架（13）上。

7. 根据权利要求6所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述第一连接架（12）的一端设有连杆（121），连杆（121）的一端连接有轴承组件（122），所述轴承组件（122）的另一端连接在所述横杆（11）末端，轴承组件（122）的轴线与连杆（121）轴线、横杆（11）轴线处在同一方向上，所述第二连接架（13）两端分别设有第一轴承（123）和第二轴承（124），第二连接架（13）通过两端的轴承铰接在所述第一连接架（12）上，所述海面白冠上行辐亮度测量装置（2）和视频数据采集装置（5）设置在第二连接架（13）的下部，所述太阳光下行辐射测量装置（4）设置在第二连接架（13）的上部。

8. 根据权利要求7所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述轴承组件（122）包括连接轴（1221），所述连接轴（1221）两端分别设有第三轴承（1222）和第四轴承（1223），第三轴承（1222）与所述连杆（121）连接，第四轴承（1223）与所述横杆（11）连接。

9. 根据权利要求6所述的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，其特征在于，所述横杆（11）在远离第一连接架（12）的一端设有固定件（14），所述横杆（11）的长度 ≥7m。

10. 一种基于权利要求1的海上白冠生成至消退的反射率变化的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用所述海面白冠上行辐亮度测量装置（2）测量海面白冠生成至消退过程中白浪的上行辐射能量值数据，获取光谱值Lu；

步骤2：利用所述太阳光下行辐射测量装置（4）测量太阳的下行辐射强度数据，获取太阳下行辐射照度值Es；

步骤3：定义R为白冠反射率，R=Lu/Es；

步骤4：数据采集装置以高于1/(40ms)的采样频率采集白冠反射率R；

步骤5：利用视频数据采集装置（5）采集海上白冠的变化图像，从图像中寻找每一次白冠产生至消退的片段，并定义该片段开始和结束的时间区间为（t1，t2），在时间区间（t1，t2）内对步骤4所获得的R值进行采样。