[發明專利]水體光學衰減系數測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201810244411.3
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108507956A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 黃帆;韓捷飛;孫立穎;鄒誠;蔡棟;初寧
• 申請（專利權）人: 蘇州蛟視智能科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種水體光學衰減系數測量裝置及方法，該裝置包括光源、探測器、與探測器連接且帶動探測器移動的第一驅動機構和第二驅動機構，沿光路設于探測器的前方且與第一驅動機構連接的光斑尺寸探測單元，以及與探測器和光斑尺寸探測單元連接的中央處理器，第一驅動機構帶動探測器沿光路移動，第二驅動機構帶動探測器沿垂直光軸的平面進行移動掃描，探測器的探測面的尺寸小于所需探測的光斑的尺寸。通過光斑尺寸探測單元探測光斑的尺寸，接著第二驅動機構帶動探測器進行移動掃描，獲得整個光斑的參數信息，通過第一驅動機構帶動探測器沿光路移動，測量不同距離對應的參數信息數據，針對得到的多組測量數據進行擬合，得到水體的光學衰減系數值。

技術領域

本發明涉及水下光學探測領域，具體涉及一種水體光學衰減系數測量裝置及方法。

背景技術

近年來，水下光學探測的應用越來越廣泛，包括水體污染檢測、激光探測等，而現有的水下光學成像設備沒有通用的性能指標和標準，即不同的成像設備在不同水體條件下得到的最遠成像距離結果之間沒有關聯性。目前，學術界通用的不同環境下衡量水下成像距離的性能參數則是采用光學衰減系數及其倍數來描述，然而由于水體對光的吸收和散射是很復雜的物理過程，準確測量水體的衰減系數非常困難。當前，國際上通常采用儀器來觀測光能量在水中的衰減，以確定其對光的衰減系數，如Wet-labs生產的AC系列衰減系數測量儀，然而該產品的價格達到數百萬，并不適用于商業應用。

因此，提供一種成本低、使用方便、測量準確的水體光學衰減系數測量裝置是當前水下光學探測技術發展的重要環節。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供了一種成本低、使用方便、測量準確的水體光學衰減系數測量裝置及方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種水體光學衰減系數測量裝置，包括光源、探測器、與所述探測器連接且帶動所述探測器移動的第一驅動機構和第二驅動機構，沿光路設于所述探測器的前方且與第一驅動機構連接的光斑尺寸探測單元，以及與所述探測器和光斑尺寸探測單元連接的中央處理器，所述第一驅動機構帶動探測器沿光路移動，所述第二驅動機構帶動所述探測器沿垂直光軸的平面進行移動掃描，所述探測器的探測面的尺寸小于所需探測的光斑的尺寸。

進一步的，所述光源為連續光光源，所述探測器為照度計或功率計或單點探測器或面陣探測器。

進一步的，所述探測器的探測面為矩形狀。

進一步的，還包括沿光路位于所述探測器前方的孔徑光闌，所述孔徑光闌的通光孔為矩形狀。

本發明還提供上述的水體光學衰減系數測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

S1:光斑尺寸探測單元測量光源發出的光斑的初始面積，第二驅動機構根據該初始面積帶動探測器移動測量光斑的初始參數信息，并將測量數據上傳至中央處理器，該初始參數信息為初始輻照度值或初始輻射功率值或初始信號強度值；

S2:第一驅動機構帶動探測器、第二驅動機構以及光斑尺寸探測單元沿光路移動一段距離，光斑尺寸探測單元測量對應的光斑面積，第二驅動機構根據對應的光斑面積帶動探測器移動測量對應距離的輻照度值或輻射功率值或信號強度值，并將該測量數據上傳至中央處理器；

S3：重復步驟S2若干次，得到不少于三組距離與輻照度值或輻射功率值或信號強度值的總測量值；

S4：中央處理器針對所有的距離與輻照度值或能量值或輻射功率值的總測量值進行擬合，得到當前水體的衰減系數值。

進一步的，所述光源發出的光束在水體中的傳播過程滿足下列公式：

P_l＝P₀e^-αl；