[發明專利]對稱式海洋浮游藻類偏振散射多角度測量儀及其測量方法

有效

• 申請號: 202210595679.8
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN114674760B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李曉龍;季冊;鄒東偉;楊藝
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/51
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 劉艷青

本發明提供了一種對稱式海洋浮游藻類偏振散射多角度測量儀及其測量方法，屬于海洋光學測量領域，該測量儀包括一垂直設置的圓柱式海水進樣室，圍繞于該進樣室四周的線偏振光出射器、同軸對稱測量光路、電動旋轉臺，系統控制單元、數據采集單元和供給測量儀電源的電池艙，以及包括罩于最外層用于保護測量儀的耐壓水密殼體。本發明利用同軸對稱式光路測量海洋浮游藻類的偏振散射信號，通過同時測量浮游藻類的前向和后向偏振散射，避除非對稱測量時前向散射過強而造成的信號校準問題，實現海洋浮游藻類偏振散射的多角度原位快速探測。

技術領域

本發明屬于海洋光學技術領域，特別涉及一種對稱式海洋浮游藻類偏振散射多角度測量儀及其測量方法。

背景技術

浮游藻類是海洋食物鏈的基礎，在海洋生態變化研究中至關重要，同時也對全球氣候變化起到重要的調節作用。由于海洋浮游藻類種類及分布的復雜性，如何快速測量并區分不同海洋浮游藻類的時空分布，一直是全球海洋科學觀測研究的難點。

海洋浮游藻類的偏振散射特征，是水下輻射傳輸過程的關鍵參數，對海洋光學遙感觀測技術和理論的發展非常關鍵。目前海洋科考原位測量中，海洋浮游藻類偏振散射特征多是采用非對稱式光學結構進行測量，而且僅能測量非偏振態情況下的散射、或單一偏振態的散射。并且非對稱式光學結構難以實現角度5°至175°內散射的快速測量，同時由于前向散射的強度遠高于后向散射，不同散射角度處的信號準確標定，也造成了浮游藻類偏振散射特征測量的困難。

因此，亟待解決現有海洋浮游藻類偏振散射測量技術中偏振信息缺失和散射角度少的局限性問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種對稱式海洋浮游藻類偏振散射多角度測量儀及其測量方法，以解決現有海洋浮游藻類偏振散射測量技術中偏振信息缺失和散射角度少的局限性問題。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種對稱式海洋浮游藻類偏振散射多角度測量儀，包括一垂直設置的圓柱式海水進樣室，圍繞于該進樣室四周的線偏振光出射器、同軸對稱測量光路、電動旋轉臺，系統控制單元、數據采集單元和供給測量儀電源的電池艙，以及包括罩于最外層用于保護測量儀的耐壓水密殼體；所述圓柱式海水進樣室中軸與線偏振光出射器的出射光線、以及同軸對稱測量光路主軸垂直，線偏振光出射器的出射光線與同軸對稱測量光路主軸的夾角為散射測量時的前向散射角；所述同軸對稱測量光路同時對圓柱式海水進樣室的前向和后向散射光進行測量；所述電動旋轉臺用于承載并旋轉線偏振光出射器和同軸對稱測量光路；所述系統控制單元用于控制電動旋轉臺、線偏振光出射器和同軸對稱測量光路；所述數據采集單元采集并存儲同軸對稱測量光路產生的電信號數據。

進一步的，所述線偏振光出射器由激光二極管和起偏器組成，所述同軸對稱測量光路內設有電動波片旋轉器、檢偏器和光電倍增管，同軸對稱測量光路內的檢偏器安裝在電動波片旋轉器內，通過設置參數旋轉檢偏器的透光軸，從而獲得起偏器和檢偏器透光軸之間的角度變化，形成多個偏振態的測量。

更進一步的，所述線偏振光出射器的光波長限定在400 nm至700 nm之間，出射光束發散角小于0.05 mrad。

進一步的，所述圓柱式海水進樣室采用石英玻璃圓管，且進樣口設于濾網，濾網孔徑大于0.2微米小于200微米。

更進一步的，所述圓柱式海水進樣室直徑小于10 mm，即小于490 nm處近岸海水光學吸收厚度的5%，從而保證同軸對稱測量光路所測信號主要為海水散射造成；同時，圓柱式海水進樣室貫穿耐壓水密殼體，與殼體之間形成密封，保證儀器內部光學和電子元件在耐壓密封環境中工作。

進一步的，所述電動旋轉臺的最大旋轉角度僅為90度；所述系統控制單元用于控制電動旋轉臺的旋轉角度和速度、線偏振光出射器和同軸對稱測量光路的供電電壓、以及儀器整體的工作時長等。