[发明专利]一种等臂对比式水体光学衰减系数测量装置及方法

权利要求书

1.一种等臂对比式水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：包括空气对比测试区(A)和水体样品测试区(W)这两个隔离腔室，中间隔板设有若干透明玻璃窗口；

所述空气对比测试区(A)中设有激光器(1)、分束器(2)、第一光开关(31)、第二光开关(32)、第二全反射镜(52)、探测器(7)；

所述水体样品测试区(W)中设有第一全反射镜(51)、合束器(6)、第三全反射镜(53)；

激光器(1)发射激光束经过分束器(2)分成两束的功率相同的激光，一束激光经过第一光开关(31)，通过第一透明玻璃窗口(41)进入水体样品测试区(W)，穿过空气—玻璃和水体—玻璃的界面，然后在第一全反射镜(51)界面全反射后，在水体中传输后穿过合束器(6)，到达第三全反射镜(53)界面全反射后，通过第三透明玻璃窗口(43)返回空气对比测试区(A)，再次穿过水体—玻璃和空气—玻璃的界面，被探测器(7)接收，构成第一传输光路；

分束器(2)的另一束激光在空气中传输后，在第二全反射镜(52)界面全反射，经过第二光开关(32)后，通过第二透明玻璃窗口(42)进入水体样品测试区(W)，穿过空气—玻璃和水体—玻璃的界面，经过合束器(6)后，到达第三全反射镜(53)界面全反射后，穿过第三透明玻璃窗口(43)返回空气对比测试区(A)，再次穿过水体—玻璃和空气—玻璃，被探测器(7)接收，构成第二传输光路。

2.如权利要求1所述的等臂对比式水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

所述激光器(1)为连续激光器，和/或，所述探测器(7)为功率计、单点探测器或面阵探测器。

3.如权利要求1所述的等臂对比式水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

所述第一全反射镜(51)、第二全反射镜(52)、第三全反射镜(53)中的任一采用等腰直角棱镜。

4.如权利要求1所述的等臂对比式水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

所述水体样品测试区(W)中第一全反射镜(51)与合束器(6)之间采用全反射阵列结构，形成对光路的多次180°反向。

5.如权利要求1所述的等臂对比式水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

所述第一光开关(31)和第二光开关(32)，关断状态下阻断光通过，并且同一时间只有一个光开关处于开通状态。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的等臂对比式水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别测量第一传输光路和第二传输光路下，各自被探测器(7)接收的光功率；

对比第一传输光路和第二传输光路的探测器接收光功率，结合第一全反射镜(51)与合束器(6)之间传输的对比光路距离，计算水体样品的光学衰减系数值。

7.一种如权利要求1-5任一项所述的等臂对比式水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在水体样品测试区(W)未注入样品水体之前，进行调试；

S2、在水体样品测试区(W)中注入样品水体，打开第一光开关(31)，关闭第二光开关(32)，测量第一传输光路最后被探测器(7)接收的光功率，记录此时探测的光功率P₀；

S3、打开第二光开关(32)，关闭第一光开关(31)，测量第二传输光路最后被探测器(7)接收的光功率，记录此时探测的光功率P₁；

S4、最后进行数据处理，水体的光学衰减系数值C＝(P₁-P₀)/L，其中L为第一全反射镜(51)与合束器(6)之间的传输光路距离。

8.如权利要求7所述的等臂对比式水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其特征在于：

步骤S1中，所述调试的步骤为：

打开激光器，在未注入样品水体的条件下，按照步骤S2和S3测量P₀和P₁，调试确保两个光路上的光功率相同。