[发明专利]辐照度探头和光学测量系统

说明书

本发明公开了一种辐照度探头和光学测量系统。该辐照度探头包括：光输入单元，包括余弦集光器和光纤，用于采集光；光学传感单元，将来自所述光输入单元的光进行分光处理，将各个波长的光转换成相应的电流信号；电流调节单元，用于调节所述电流信号；数据采集单元，将调节后的电流信号积分后变成电压信号以转化成不同波长的光强度值。本发明的辐照度探头可用于海洋水体测量和极地地区海冰太阳辐射的测量，适用的光强度范围较宽。

技术领域

本发明涉及水体检测技术领域，具体而言，涉及一种用于海洋水体和极地地区海冰太阳辐射检测的辐照度探头和光学测量系统。

背景技术

在海洋科学研究中，需要通过在水体中来测量太阳辐射的设备。水体对光具有吸收和衰减作用，光经过介质，一部分被吸收，另外一部分偏离原传播方向被散射；吸收和散射的共同作用造成了光的衰减。

光吸收系数和光衰减的变化与水体组分具有密切的联系。除了纯水之外，光吸收系数来源于有色溶解有机物(CDOM)、浮游植物(ph)和非藻类颗粒物(NAP)的吸收贡献；悬浮颗粒物是引起光散射的主要来源，与不同组分的光吸收特性一起决定了光衰减特性的变化特征。

因此，现场光场分布受到水体中不同的物质的影响，这些物质包括浮游生物、黄色物质、非色素颗粒颗粒物、污染物以及水体本身。现有的辐照度测量设备不能很好地适应各种水体场景，对于光变化的适应范围较窄。

另外，对于极地和高纬度的冰区，极端气候的条件导致了许多光学探头无法正常工作。

发明内容

本发明目的在于提出一种新的辐照度探头和光学测量系统。

本发明的一个实施方案提供一种辐照度探头，包括：

光输入单元，包括余弦集光器和光纤，用于采集光；

光学传感单元，将来自所述光输入单元的光进行分光处理，将各个波长的光转换成相应的电流信号；

电流调节单元，用于调节所述电流信号；

数据采集单元，将调节后的电流信号积分后变成电压信号以转化成不同波长的光强度值。

上述的辐照度探头中，所述电流调节单元为可调电位器或可调电阻。

上述的辐照度探头中，包括：所述光学传感单元包括沿光路布置的狭缝、准直镜、平面光栅、凹面镜和光学传感器。

上述的辐照度探头中，包括：所述光学传感单元包括沿光路布置的狭缝、凹面光栅和光学传感器。

上述的辐照度探头中，包括：所述光学传感器为光电二极管阵列。

上述的辐照度探头中，所述凹面光栅为平场全息凹面光栅。

上述的辐照度探头中，所述余弦集光器由聚四氟乙烯形成。

上述的辐照度探头中，所述余弦集光器为片状或球形。

上述的辐照度探头中，还包括：数据缓冲单元，将所述光强度值利用滤波算法计算得到有效光强度值。

本发明的另一个实施方案提供一种光学测量系统，包括上述的辐照度探头。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。

图1示出了本发明辐照度探头的一个实施例的示意性框图。

图2示出了本发明的辐照度探头的一个实施例的光路示意图。

图3示出了本发明的辐照度探头的另一个实施例的光路示意图。