海水藻類和懸浮物濃度測量儀的製作方法

2023-05-08 17:27:46

專利名稱：海水藻類和懸浮物濃度測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型所涉及的海水藻類和懸浮物濃度測量儀是一種現場海水光譜測量儀器，用於測量沿海有害赤潮藻和懸浮物的透射光譜，屬於測量儀器技術領域。
背景技術：
海洋浮遊植物是海洋有機物的初級生產者和能量的主要轉換者，它的數量變化會直接影響整個食物鏈的物質循環和能量轉換。海水藻類是海洋浮遊植物的主要組成，藻類和懸浮物的濃度變化影響著海洋生命的存在和海洋環境的變化。海水藻類和懸浮物的濃度是海洋生化過程監測與研究的重要因子，為赤潮監測和海洋環境評價提供重要依據。
目前，測量藻類和懸浮物的濃度，均是在實驗室顯微鏡下對採集的海水進行人工分析。由於海水測量樣品的採集、儲運的限制，實驗室所測樣品數據不能確切代表海上現場狀態，與現場測量數據存在一定的誤差。監測海洋生化過程的最好方法是進行現場測量，因此，研究現場監測藻類和懸浮物濃度變化的測量儀器具有重要的意義。

發明內容
本實用新型提供了一種能夠現場測量海水中藻類和懸浮物濃度的儀器，其目的是儀器的水下部分設計為帶有水密電纜的圓柱體，圓柱體中部有與外界相通的圓柱腔體形樣品池，設置在圓柱體內的光電器件測定樣品池內海水中藻類及懸浮物的吸收光譜，並確定其濃度。
本實用新型所涉及的海水藻類和懸浮物濃度測量儀，由水上部分和水下部分組成。水上部分和水下部分通過水密電纜連接。
水上部分主要有計算機、數據處理裝置、藻類光譜辨別軟體等。
水下部分為圓柱體結構，採用柱面密封。圓柱體上部和下部設置光電測量器件，圓柱體中部有與外界相通的圓柱腔體形樣品池。
圓柱體上部和圓柱體下部分別由兩個密封的光學鏡片與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池連接。
圓柱體上部裝有光源、平行光管、半透半反射鏡、轉盤、聚焦透鏡、分光系統、CCD光電轉換及數據採集部。
圓柱體下部裝有反射稜鏡。
圓柱體上部的光源、平行光管、半透半反射鏡、圓柱體上部與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池之間的一個光學鏡片，以及圓柱體下部與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池之間的一個光學鏡片，它們的中心線均在一條直線上。
半透半反射鏡的側面安裝圓型轉盤，轉盤由安裝在下面的步進電機帶動。轉盤上有兩個通孔和兩個反射鏡，轉盤的轉動使一個通孔或者一個反射鏡處於與半透半反射鏡對應的位置上。
圓柱體上部的聚焦透鏡、轉盤上與半透半反射鏡對應位置上的通孔或者反射鏡、圓柱體上部與圓柱體中部圓柱腔體形樣品池之間的另一個光學鏡片，以及圓柱體下部與圓柱體中部圓柱腔體形樣品池之間的另一個光學鏡片，它們的中心線均在一條直線上。穿過聚焦透鏡和轉盤通孔或者反射鏡中心的直線與穿過光源、平行光管和半透半反射鏡反射面中心的直線平行。
該測量儀器由電纜吊放海水中使用。儀器工作時，從光源發出並經平行光管形成的平行光，到達半透半反射鏡後，光線的一半透射，另一半反射。透射部分的光稱為測量光，經光學鏡片進入充滿海水的圓柱腔體形樣品池內。反射部分的光稱為參考光，反射到轉盤處。進入樣品池內的測量光，經圓柱腔體下部的光學鏡片到達反射稜鏡，由反射稜鏡反射並經另一個光學鏡片穿過圓柱腔體形樣品池後也到達轉盤處。當轉盤通孔轉到對應位置時，測量光穿過轉盤到達聚焦透鏡。當轉盤反射鏡轉到對應位置時，參考光被反射，併到達聚焦透鏡。測量光和參考光輪流進入聚焦透鏡，經過分光系統後，到達CCD光電轉換及數據採集部。光電信號由水密電纜輸送到水上部分的計算機內。
水上部分計算機內的數據處理裝置和藻類光譜辨別軟體，通過對海水中單一藻種在不同濃度下吸收光譜的分析，根據其吸收峰的位置、大小，與其它藻種的吸收峰、數量、懸浮物濃度間的關係作比較，並經過大量實驗建立了對海水藻類吸收光譜進行判讀的方法和藻類分辨模型，用於測定、辨別出海水中藻類的種類和濃度。
本實用新型所涉及的海水藻類和懸浮物濃度測量儀，用於測量海水藻類的吸收光譜，以測定藻類和懸浮物的濃度並辨別出藻類的種類，為赤潮監測和海洋環境評價提供重要的海上現場測量儀器。


圖1為海水藻類和懸浮物濃度測量儀結構示意圖。圖中，1—光源，2—平行光管，3—半透半反射鏡，4—光學窗片，5—樣品池，6—反射稜鏡，7—轉盤，8—步進電機，9—聚焦透鏡，10—分光系統，11—CCD光電轉換及數據採集部，12—水密接插件。
圖2為轉盤結構示意圖。圖中，7—轉盤，13—通孔，14—反射鏡。
具體實施方式
現結合附圖對本實用新型的具體實施方式
予以描述。
如圖1所示，水下部分為圓柱體結構，圓柱體的上部和下部設置光電測量器件，圓柱體的中部有與外界相通的圓柱腔體形樣品池5。圓柱體上部和圓柱體下部分別由兩個密封的光學鏡片4與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池5連接。
圓柱體上部的光源1、平行光管2、半透半反射鏡3，圓柱體上部與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池之間的一個光學鏡片，以及圓柱體下部與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池之間的一個光學鏡片，它們的中心線均在一條直線上。半透半反射鏡3的反射面與這條直線成45°角。
半透半反射鏡3的側面安裝圓型轉盤7，轉盤7由安裝在下面的步進電機8帶動，轉盤7的平面與半透半反射鏡3的平面成90°角。轉盤上有兩個通孔13和兩個反射鏡14，轉盤7的轉動使一個通孔13或者一個反射鏡14處於與半透半反射鏡3對應的位置上。
圓柱體上部的聚焦透鏡9、轉盤7上與半透半反射鏡3對應的通孔13或者反射鏡14、圓柱體上部與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池5之間的另一個光學鏡片，以及圓柱體下部與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池5之間的另一個光學鏡片，它們的中心線均在一條直線上。
穿過聚焦透鏡9和轉盤通孔13或者反射鏡14中心的直線與穿過光源1、平行光管2和半透半反射鏡3反射面中心的直線平行。
圖2為轉盤結構示意圖。如圖所示，轉盤上有中心對稱排列的兩個通孔13和兩個反射鏡14。
權利要求1.一種海水藻類和懸浮物濃度測量儀，由水上部分和水下部分組成，水上部分和水下部分通過水密電纜連接，其特徵在於水下部分為圓柱體結構，圓柱體的上部和下部設置光電測量器件，圓柱體的中部有與外界相通的圓柱腔體形樣品池(5)，圓柱體上部和圓柱體下部分別由兩個密封的光學鏡片(4)與圓柱體中部的圓柱腔體形樣品池(5)連接。
2.按照權利要求1所述的海水藻類和懸浮物濃度測量儀，其特徵在於圓柱體上部的光源(1)、平行光管(2)、半透半反射鏡(3)，圓柱體上部與圓柱體中部圓柱腔體形樣品池(5)之間的一個光學鏡片，以及圓柱體下部與圓柱體中部圓柱腔體形樣品池(5)之間的一個光學鏡片，它們的中心線均在一條直線上，半透半反射鏡(3)的反射面與這條直線成45°角。
3.按照權利要求1所述的海水藻類和懸浮物濃度測量儀，其特徵在於圓柱體上部的聚焦透鏡(9)、轉盤(7)上與半透半反射鏡(3)對應位置上的通孔(13)或者反射鏡(14)、圓柱體上部與圓柱體中部圓柱腔體形樣品池(5)之間的另一個光學鏡片，以及圓柱體下部與圓柱體中部圓柱腔體形樣品池(5)之間的另一個光學鏡片，它們的中心線均在一條直線上。
4.按照權利要求2和權利要求3所述的海水藻類和懸浮物濃度測量儀，其特徵在於穿過聚焦透鏡(9)和轉盤通孔(13)或者反射鏡(14)中心的直線與穿過光源(1)、平行光管(2)和半透半反射鏡(3)反射面中心的直線平行。
5.按照權利要求1所述的海水藻類和懸浮物濃度測量儀，其特徵在於半透半反射鏡(3)的側面安裝圓型轉盤(7)，轉盤(7)由安裝在下面的步進電機(8)帶動，轉盤(7)的平面與半透半反射鏡(3)的平面成90°角，轉盤(7)上有兩個通孔(13)和兩個反射鏡(14)，通孔(13)和反射鏡(14)在轉盤(7)上呈中心對稱排列。
專利摘要一種測量海水中藻類和懸浮物濃度的儀器，由通過水密電纜連接的水上部分和水下部分組成。水下部分為柱面密封的圓柱體結構，圓柱體中部有與外界相通的圓柱腔體形海水樣品池，設置在圓柱體上部和下部的光電器件有光源、平行光管、半透半反射鏡、轉盤、反射稜鏡、聚焦透鏡、分光系統、CCD光電轉換及數據採集部，光電器件測定樣品池內海水中藻類及懸浮物的吸收光譜，以確定其濃度。水上部分主要有計算機、數據處理裝置、藻類光譜辨別軟體等。本實用新型所涉及的海水藻類和懸浮物濃度測量儀器，為赤潮監測和海洋環境評價提供重要的海上現場測量儀器。
文檔編號G01N21/25GK2569131SQ0225682
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月28日 優先權日2002年9月28日
發明者王世忠 申請人:國家海洋技術中心