[发明专利]水体多波长光学衰减系数测量装置及方法

权利要求书

1.一种水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，包括非单色光源、多波长探测单元、与所述多波长探测单元连接且带动所述多波长探测单元沿光路移动的移动机构以及与所述多波长探测单元连接的中央处理器，所述多波长探测单元包括至少一个探测器，所述探测器的探测面的尺寸大于所需探测的光斑的尺寸。

2.根据权利要求1所述的水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，所述非单色光源为宽光谱光源，所述宽光谱光源后方设有旋转滤光片，所述多波长探测单元包括一个多波长探测器。

3.根据权利要求2所述的水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，所述多波长探测器为彩色CMOS相机或彩色CCD相机。

4.根据权利要求3所述的水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，所述多波长探测器的前方设有可变光阑。

5.根据权利要求1所述的水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，所述非单色光源为单色光源阵列，所述多波长探测单元包括与所述单色光源阵列中的单色光源一一对应的探测器组成的阵列。

6.根据权利要求5所述的水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，所述探测器为照度计或功率计或能量计或单点探测器或面阵探测器。

7.根据权利要求5所述的水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，所述探测器为照度计或功率计或能量计，每个所述探测器的前方依次设有光斑尺寸测量单元和可变光阑，所述光斑尺寸测量单元和可变光阑分别连接至中央处理器。

8.根据权利要求1所述的水体多波长光学衰减系数测量装置，其特征在于，所述非单色光源包括单色光源阵列和合光器，所述多波长探测单元包括沿光路依次设置的旋转滤光片和一个探测器，所述探测器为多波长探测器。

9.一种根据权利要求1所述的水体多波长光学衰减系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:非单色光源发出包括多个波长的光束，多波长探测单元分别测量每个波长的光斑的初始参数信息，该初始参数信息为初始辐照度值或初始单脉冲能量值或初始辐射功率值或初始信号强度值；

S2:移动机构带动多波长探测单元沿光路移动一段距离，测量每个波长对应距离的辐照度值或单脉冲能量值或辐射功率值或信号强度值，并将该测量数据上传至中央处理器；

S3：重复步骤S2若干次，针对每个波长得到不少于三组距离与辐照度值或能量值或辐射功率值或信号强度值的测量数据；

S4：中央处理器针对每个波长的测量数据进行拟合，得到每个波长对应的水体的光学衰减系数值。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，每个波长的光束在水体中的传播过程满足下列公式：

P_l＝P₀e^-αl；

M_l＝M₀e^-αl；

S_l＝S₀e^-αl；

脉冲光束在水体中的传播过程还满足：E_l＝E₀e^-αl；

其中P₀为光束的初始辐射功率值，l为距离，P_l为光束在水中传播距离l后对应的辐射功率值，α为衰减系数；M₀为光束的初始辐照度值，M_l为光束在水中传播距离l后对应的辐照度值；S₀为光束的初始信号强度值，S_l光束在水中传播距离l后对应的信号强度值；E₀为光束的初始单脉冲能量值，E_l光束在水中传播距离l后对应的单脉冲能量值。