現場懸浮沙粒徑譜測量儀的製作方法
2023-05-14 17:02:06 2
專利名稱：現場懸浮沙粒徑譜測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種測量水中懸浮泥沙顆粒分布的儀器，用於海洋、河口中懸浮物顆粒的現場測量，屬於測量儀器技術領域。
背景技術：
近海懸浮泥沙的實時測量，是為海洋工程建設、航道疏浚、海岸帶泥沙運移研究提供環境條件的重要任務之一。淺海構築物、平臺、港口、海底管線等的可靠性和壽命，無不與海水中懸浮沙狀況有關。陸地上所排放出的有機物、重金屬離子等也是隨著河流泥沙、城市汙水進入海洋的。因此、實時測量海洋懸浮泥沙運移情況，研究其特點和規律，無疑對於淺海海洋開發具有十分重要的意義。
目前，國內尚無這種懸浮泥沙測量儀器，國外有少量儀器，如LISST-100型雷射粒度儀，可用於現場顆粒測量，所採用的是測量散射光強分布並利用米氏理論計算顆粒的方法，但是，這種方法不能測量渾濁海水中的懸浮沙，而且測量過程不直觀。
發明內容
本實用新型所涉及的現場懸浮沙粒徑譜測量儀，採用半導體線雷射光源照亮被測海水中的一薄層，將接收的懸浮顆粒散射光轉換為散斑圖，分析散斑的大小和數量，獲得反映海水懸浮沙顆粒大小和分布的懸浮沙粒徑譜。
本實用新型所述的現場懸浮沙粒徑譜測量儀由水下機和水上計算機兩部分組成。
水下機為圓柱型結構，由與端蓋連在一起的機芯插入上敞口的圓柱套筒機殼內構成。機芯由端蓋、測量窗體、半導體雷射器、CCD相機、控制電路和水密插座組成。
測量窗體為一個方形槽，設置在端蓋下面，方形槽的上開口在端蓋上。儀器放於海水中時，海水可以通過方形槽開口進入測量窗體。方形槽的底端有鑲嵌玻璃的圓孔，玻璃圓孔下面固定安裝半導體雷射器。半導體雷射器為線雷射光源。雷射器發出的線光束透過玻璃圓孔射進方形槽並照亮一薄層海水。測量窗體側面有一個玻璃拍攝窗口，拍攝窗口對著CCD相機。CCD相機位於測量窗體旁邊，固定在端蓋上。CCD相機的物面為測量窗體內雷射光束照亮的薄層海水，該海水薄層的法線方向與CCD相機光軸重合。
機芯的底部有電池盒，電池盒的上面是電路板。端蓋和電池盒由兩個支撐架固定連接。端蓋上還有六芯水密插座，插座與電路板連接。水下機通過帶有水密插頭的專用數位訊號連接線與水上計算機連接。水上計算機擁有專用圖形處理軟體。
該儀器吊放海中使用。控制電路可定時自動控制雷射器和CCD相機快門。當快門打開時，雷射器發光，照亮測量窗體內海水水層，CCD相機接收被雷射照亮的、含有懸浮沙顆粒的海水薄層散射光，並轉換成散斑圖。再通過帶有水密插頭的連接線傳送給水上計算機，經過圖象處理得到現場海水懸浮沙粒徑譜。
儀器設定為每三個小時拍攝一幅數字圖片，當需要加密拍攝時，可通過水密插座，送入一個TTL觸發脈衝，即可加密一次。六芯水密插座，兩芯接加密控制線，另外四芯用於讀取數字圖片。
圖1為現場懸浮沙粒徑譜測量儀水下機芯結構圖。圖中，1-雷射束，2-測量窗體上開口，3-端蓋，4-測量窗體，5-半導體雷射器，6-支撐架，7-電路板，8-電池盒。9-水密插座，10-CCD相機，11-拍攝窗口，圖2為現場懸浮沙粒徑譜測量儀水下機機殼外形圖。圖中，12-套筒，13-上敞口。
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，測量窗體4和CCD相機10位於端蓋3的下面並固定在端蓋3上。兩根支撐架6把端蓋3與電路板7和電池盒8固定連成一體。測量窗體4為一方形槽，上開口2在端蓋3上，底端有鑲嵌玻璃的圓孔，玻璃圓孔下面固定安裝半導體雷射器5，測量窗體側面有一個拍攝窗口11，拍攝窗口11對著CCD相機10的物鏡。半導體雷射器5和CCD相機10的下部分別與電路板7固定連接。
權利要求1.一種現場懸浮沙粒徑譜測量儀，由水下機和水上計算機構成，其特徵在於水下機機芯由端蓋、測量窗體、半導體雷射器、CCD相機、水密插座組成，測量窗體為方形槽，設置在端蓋下面，測量窗體底部固定半導體雷射器，測量窗體旁邊安裝CCD相機，CCD相機固定在端蓋上，水密插座設置在端蓋上。
2.按照權利要求1所述的現場懸浮沙粒徑譜測量儀，其特徵在於測量窗體上開口位於端蓋上，測量窗體底端有鑲嵌玻璃的圓孔，玻璃圓孔下面固定安裝半導體雷射器，測量窗體側面有一玻璃拍攝窗口。
3.按照權利要求1所述的現場懸浮沙粒徑譜測量儀，其特徵在於CCD相機的鏡頭對著測量窗體的拍攝窗口，CCD相機光軸與雷射器光束照亮的海水薄層法線方向重合。
專利摘要一種海水中現場懸浮沙粒徑譜測量儀,利用半導體線雷射器照亮薄層海水,由CCD照相機拍攝下海水中懸浮顆粒散射光的散斑圖,計算機分析散斑的大小和數量,獲得反映海水懸浮沙顆粒大小和分布的懸浮沙粒徑譜。該測量可以在各類海洋工程建設、海岸帶環境科學研究中廣泛應用。
文檔編號G01N15/02GK2503479SQ0127100
公開日2002年7月31日 申請日期2001年11月19日 優先權日2001年11月19日
發明者於連生, 劉海坤, 杜軍蘭, 徐雷 申請人:國家海洋局海洋技術研究所