[发明专利]一种水体光学小角度散射测量仪

说明书

本发明涉及水体后向光学散射测量仪器的技术领域，尤其涉及一种水体光学小角度散射测量仪。该发明所述水体光学小角度散射测量仪包括光源、光信号的接收器件、具有光电转换功能的信号放大存储电路；因为本发明的光源采用短脉冲光源，故该光源可实现较高时间分辨率；又因为本发明的水体光学小角度散射测量仪利用角度和位置可调的接收器件使得接收光源不同时刻在水体的后向散射信号能被接收到，从而能够测量接近180°的后向散射信号，可实现小角度测量，并具有较高角度分辨率。

技术领域

本发明涉及水体后向光学散射测量仪器的技术领域，尤其涉及一种水体光学小角度散射测量仪。

背景技术

水体光学小角度后向散射测量对于海洋遥感具有重要意义，目前后向散射测量仪器分为多角度后向散射测量和固定角度后向散射测量。多角度后向散射测量仪器的原理是改变发射器和接收器的相对角度以完成不同角度后向散射系数的测量，目前后向散射测量仪器中能达到最大角度的是 MVSM，为177.9°。

中科院化学研究所发表的专利“一种大角小角兼备的时间分辨二维激光光散射仪”（公开号：CN 200510012282.8），该专利所使用的测量小角度的装置在使用入射光方向安装屏幕和检测器，可测0°-20°的强散射光信号。

湖南科技大学发表的专利“旋转可变多角度激光仪”（公开号：CN201420649041.9），该专利通过转动光散射成像光路部分至特定角度以实现小角度等特殊角度的激光散射特性分析，其光散射成像光路部分的角度信号是由旋转编码器输出的，通过旋转编码器控制步进电机转动成像光路到不同角位置。

MVSM以机械转动的方式在接近180°时有可能测不准确。

上述各种仪器所公开的测量方式，有个共性的问题难以克服，就是不同时刻被传感器接收的不同距离、不同角度的散射光难以区分，再混合有多次散射的信号，更难以得到后向小角度散射的精确测量值。

发明内容

为了克服目前公开的小角度散射测量系统和方法存在的仪器复杂，运行速度慢，精度不高等问题，本专利公开了一种水体小角度散射测量仪。该仪器可用于精确测量源出射方向170°～180°范围的水体后向散射信号，对于研究近180°的水体后向散射特性提供了重要手段。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供的水体小角度散射测量仪，包括光源、光信号的接收器件、信号放大转换存储电路以及一个目标水体测量区域；所述的激光光源产生光束，光束进入目标水体测量区域并在目标区域飞行，从所述测量区域出来的后向散射光信号由所述的光信号接收器件接收，再由所述信号放大存储电路对信号进行转换，放大，存储；其中所述的光源为短脉冲光源，所述的接收器件位置可调。

进一步的，所述的短脉冲光源，指类似纳秒，皮秒，飞秒激光器，所述光源任意时刻在水体中飞行的光脉冲都很短，因此光源时域脉冲宽度在合适的范围内时，所述水体小角度散射测量仪时间分辨率高。

进一步的，激光光源通过多个脉冲信号累加的锁相放大方式以增加仪器的灵敏度。

进一步的，所述光源时域脉冲宽度与其在水体中飞行时光脉冲的长度关系为：

其中，c为光速，n为水体折射率，τ为光束在时域的脉冲宽度，ΔR为水体中飞行时的光脉冲的长度。公式不是我们研发的，只能作为解释我们的方案之用。

进一步的，所述接收器件以小视场(可测量光源出射方向的170º～180º范围)接收光信号，接收器件位置上下可调，当接收器件与水体成一定角度时，刚开始接收器件接收到的角度范围较大，随着时间推移，随着光脉冲在水体中飞行，接收角的范围会越来越小，最后会接近180º。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实 施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。