[发明专利]一种多通道海水透明度测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于光学原理测量海水透明度测量装置及其方法，主要应用于海洋探测领域。

背景技术

海水透明度是指海水的浑浊程度，反映的是海水的消光特性，是海洋基本光学参数，是目前海洋调查工作中海水光学特性测量的基本内容之一。海水透明度的水平和垂直分布，是影响水下通信、水下光学成像、水下激光探测等作用距离和效果的重要因子。开展水下对潜通信、潜艇隐没与反潜、水雷布设与探雷、海床测绘等军事活动均需要实时、准确的海水透明度廓线资料，实时、准确、丰富、长期积累的海水透明度资料对提高海军水文保障能力具有重要意义。

目前海水透明度测量方法有铅字法、十字法、塞氏盘法，主要通过人工观测海水浑浊程度的方式进行，其中，塞氏盘法是一种最为常用的现场海水透明度测量方法。将直径为30cm的白色圆盘(透明度盘，也称塞克透明度测量盘)垂直放入水中，直到刚刚看不见为止。透明度盘“消失”的深度叫透明度。塞氏盘法虽然简便、直观，但测量结果受多因子的影响，如：(1)观测器的性能；(2)观测员主观性；(3)观测现场光照条件；(4)透明度测量盘颜色老化；(5)测量绳倾斜。

目前在海水透明度测量技术研究方面主要集中在国外，如：美国水文光学生物仪器公司(Hydro-Optics)、美国WET Labs公司、美国海洋光学仪器公司(Ocean-Optic)、德国TriOS公司等，相应设备和方法有：美国Hydro-Optics公司c-βeta光衰减测量仪、a-Sphere积分球法光吸收计、HydroRad高光谱水下光谱仪；美国WET Labs公司AC-S水体固有光学特性测量仪；美国Ocean-Optics公司环凹光栅海水测量仪；国内研制的单通道海水透明度仪等。该类仪器均采用内置光源和内置电源的供电方式，仪器系统复杂、价格昂贵。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多通道海水透明度测量装置及其方法，采用多通道、窄波段测量方式，可获取多个不同通道在海水不同深度的辐射计数值，进而得到不同通道的海水透明度和消光系数廓线，观测数据可与卫星遥感高分辨率通道相对应，适合为大面积精确遥感海水透明度信息提供订正数据；采用内置电容充电供电方式和光通信方式，价格低、简单、实用，信息量大。

本发明的技术方案是：一种多通道海水透明度测量装置，包括密封的透明度测量盘、光学测量装置和光通信装置；

所述光学测量装置嵌置于透明度测量盘的中心位置、测量面位于透明度测量盘正面，且在透明度测量盘底部通信面上开设光学测量装置的通信接孔；

所述光通信装置内部设置有通信板，通信板通过通信板固定壳固定，通信板固定壳上设置有与通信接孔配套的通信接头；通信接头直接插入通信接口内，实现光通信；

所述透明度测量盘内部设置压力传感器和充电电容，侧面设置充电环正、充电环负、充电环地；

所述光学测量装置包括中空连接的上壳体和下壳体，保护玻璃设置于两壳体中空部位,一侧通过橡胶隔离圈与上壳体接触、一侧通过橡胶隔离圈与若干个不同波段的滤光片接触，每个滤光片底部均设置一个穿过下壳体的光电二极管，形成一个通道，若干个不同波段的滤光片与相应的光电二极管形成若干个不同的通道。

进一步的，所述上壳体和下壳体之间通过拉紧螺栓固定连接。

进一步的，所述滤光片的个数为3-6个。

进一步的，所述透明度测量盘正面为白色圆形。

本发明还提供一种多通道海水透明度测量方法，具体步骤如下：

(1)用一根带有刻度的测量绳固定多通道海水透明度测量装置，将光学测量装置的测量面朝上，放入海水中，缓慢下沉；

(2)在下沉过程中，利用压力传感器多次触发光学测量装置测量海水透明度；测量方法如下：利用太阳发射光，通过光路辐射至测量面上，并通过保护玻璃和若干个不同波段的滤光片滤光处理后，通过硅光电二极管直接输出若干个不同通道对应的辐射量的计数值，并将计数值存储在通信板内部；

(3)当多通道海水透明度测量装置下沉到测量绳最深处时，将测量装置拉出水面，利用光通信装置，导出计数值，根据计数值和辐射值的对应关系，得到同一深度的若干个不同通道的辐射值；通过多次触发测量，得到若干个不同通道在不同深度的辐射值的变化关系，从而得到海水的多通道消光系数廓线。

进一步的，所述光学测量装置的测量面朝下，放入海水中，缓慢下沉，重复步骤(2)、(3)，得到海水的多通道后向散射系数廓线。

进一步的，所述测量绳的长度为45-55m。