一種海冰透過光譜測量裝置及其測量方法
2023-10-18 18:46:44 2
專利名稱：一種海冰透過光譜測量裝置及其測量方法
技術領域：
本發明涉及海洋監測領域，尤其涉及一種海冰透過光譜測量裝置及其測量方法。
背景技術：
海冰透過光譜是海冰相關研究中的關鍵參量之一，準確、簡便的測量海冰透過光譜是任何海冰光輻射測量中不可避免的基本技術問題。海冰透過光譜測量的一般通用方法是首先選取測量冰面，然後在所選冰面順太陽光適當距離處，開鑿一個冰洞，將測量探頭通過冰洞送入所測海冰下，測量海冰透過光譜。測量中主要面臨的難點問題為測量時，探頭測量平面和海冰下表面需保持水平的微接觸，如果距離太近，將損傷探頭表面，如果距離太遠，不能保證測量的真實性，因此，測量應該採用何種輔助測量裝置和測量方法，以保證探頭測量平面和海冰下表面是水平的微接觸？
目前，並沒有專用的商業儀器用於測量海冰透過光譜，研究學者們測量海冰透過光譜時多採用自主研發的各類海冰透過光譜測量裝置，並且其中大多數都是基於地物光譜儀改裝而成，並且針對本文上述的測量海冰透過光譜中面臨的難點問題，暫時還沒有一個完美的解決方案。
發明內容
本發明的目的是研製一種適用於海冰透過光譜測量裝置的及其實現方法。為了實現上述目的，本發明包括如下技術特徵
一種海冰透過光譜測量裝置，包括數據採集裝置、探頭裝置，輔助測量裝置，所述數據採集裝置與所述探頭裝置連接，用於採集所述探頭裝置所測量的數據，所述輔助測量裝置為浮體，所述探頭裝置安裝於所述浮體中。該浮體為柱形浮體，密度小於0. 5g/m3，浮體的浮力約等於探頭質量的1到2倍左
右ο所述數據採集裝置為PC104工業式嵌入式電腦和訂製的光譜儀，採用耐低溫保護，結合所設計的軟體實現數據的自動採集及儲存，或採用人工操作對數據進行採集及存儲。所述探頭裝置包括探頭、光纖管和預設長度的密封管，所述光纖管用於連接所述探頭和所述數據採集裝置，所述光纖管安裝於所述密封管內，所述探頭為輻亮度探頭或輻照度探頭，探頭具有水密的特性，水密大於5米的水壓。探頭的體積較小，可減少對光場的影響，其直徑介於2cnT8Cm之間。所述浮體上下面均安裝有擋板，上層擋板設有四個柱體，可使得浮體不完全緊貼於海冰底面，以此即可以保護探頭，同時也減少上層擋板的反射對光場的影響。所述浮體中軸上設有用於安裝所探頭裝置的安裝位，所述安裝位為一通孔，所述通孔上端設有鎖扣，用於固定所探頭裝置。
所探頭裝置及浮體均渡為黑色。為了測量冰體下層透過，離待測量點大於Im處，開鑿直徑大於浮體直徑的冰洞， 開鑿點必須處於太陽入射面內，且位於待測點下行處，將固定著探頭的浮體推到待測點的冰下層，然後將所開鑿的冰洞遮住，開啟數據採集裝置進行測量，同時保證探頭後端的密封
管垂直於冰層。相對現有技術，本發明具有以下優點
本發明中採用自動化的方法來收集測量到數據，便於數據的統計和處理，採用輻亮度探頭或輻照度探頭，採用浮體作為輔助測量裝置，浮體上下面各有一層密度較小的黑色擋板，上層擋板設有四個柱體，可使得浮體不完全緊貼於海冰底面，以此保護探頭，探頭及光纖保護管和浮體均鍍成黑色，有效減小儀器對光場的影響。
圖1為本發明的結構示意圖； 圖2為本發明的浮體示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明為一種冰體下層透過輻射測量裝置，它由數據採集裝置1、探頭裝置4和輔助測量裝置5所組成。其中3為冰體，2為冰體上所開鑿的冰洞。如圖2所示，為測量透過輻射的浮體的具體示意圖，其中6和7為柱體，柱體的長度為6cm，共有四個柱體，分別位於浮體的0度、90度、180度和270度位置。柱體的作用可使得浮體不完全緊貼於海冰底面，以此即可以保護探頭，同時也減少上層擋板的反射對光場的影響。8為輻亮度探頭或者是輻照度探頭，探頭具有20m水深的水密性，通過兩個探頭的更換，可測量不同光學量的輻射。9為鎖夾，其可將探頭固定於浮體上，且可保證探頭垂直向上於浮體。探頭的高度計低於柱體1的高度，探頭的高度為5. 5cm。10為泡沫，11為黑色塑料板，浮體的為圓柱體，直徑為30cm，高為18cm。具體的測量方法為，首先在3上開鑿一個直徑為32cm的冰洞。將浮體5放置於待測量的冰體3下面，同時保證為浮體下的Im左右的光纖自由垂直。將所開鑿的冰洞用黑布遮住，開啟數據採集裝置進行測量。
權利要求
1.一種海冰透過光譜測量裝置，包括數據採集裝置、探頭裝置，輔助測量裝置，所述數據採集裝置與所述探頭裝置連接，用於採集所述探頭裝置所測量的數據，其特徵在於，所述輔助測量裝置為浮體，所述探頭裝置安裝於所述浮體中。
2.根據權利要求1所述的海冰透過光譜測量裝置，其特徵在於，所述數據採集裝置由計算機和光譜儀組成，所述光譜儀與探頭裝置連接，採集由探頭裝置測量的光信息，處理後傳送到所述計算機進行處理和存儲。
3.根據權利要求1或2所述的海冰透過光譜測量裝置，其特徵在於，所示數據採集裝置採用預設計的軟體對數據實現自動採集及存儲或採用人工操作對數據進行採集及存儲。
4.根據權利要求1所述的海冰透過光譜測量裝置，其特徵在於，所述探頭裝置包括探頭、光纖管和預設長度的密封管，所述光纖管用於連接所述探頭和所述數據採集裝置，所述光纖管安裝於所述密封管內，所述探頭為輻亮度探頭或輻照度探頭。
5.根據權利要求1所述的海冰透過光譜測量裝置，其特徵在於，所述浮體上下面均裝有擋板，所述浮體上層擋板設有隔離裝置，用於使浮體與海冰隔離。
6.根據權利要求1或5所述的海冰透過光譜測量裝置，其特徵在於，所述浮體中軸上設有用於安裝所探頭裝置的安裝位，所述安裝位為一通孔，所述通孔上端設有鎖扣，用於固定所探頭裝置。
7.根據權利要求1所述的海冰透過光譜測量裝置，其特徵在於，所述探頭裝置及浮體均鍍為黑色。
8.根據權利要求5所述的海冰透過光譜測量裝置，其特徵在於，所述隔離裝置為4個分布在所述上層擋板上的圓柱體。
9.根據權利要求1所述的海冰透過光譜測量裝置所實現的測量方法，其特徵在於，所述方法包括離待測量點大於等於預設距離處，開鑿直徑大於浮體直徑的冰洞，開鑿點必須處於太陽入射面內，且位於待測點下行處，將安裝有透過光譜測量探頭裝置的浮體置於待測點的冰下層，然後將所開鑿的冰洞遮住，開啟數據採集裝置進行測量。
10.根據權利要求9所述的海冰透過光譜測量裝置所實現的測量方法，其特徵在於所述預設距離為大於等於lm。
全文摘要
一種海冰透過光譜測量裝置，包括數據採集裝置、透過光譜測量探頭裝置，輔助測量裝置，所述數據採集裝置與所述探頭裝置連接，用於採集所述探頭裝置所測量的數據，所述輔助測量裝置為浮體，所探頭裝置安裝於所述浮體中，浮體上下面各有一層密度較小的黑色擋板，上層擋板設有四個柱體，可使得浮體不完全緊貼於海冰底面，以此保護探頭。
文檔編號G01J3/28GK102288291SQ20111012680
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者葉海彬, 孫兆華, 楊躍忠, 許佔堂 申請人:中國科學院南海海洋研究所