[发明专利]一种海洋水体粒度原位测量装置

说明书

本发明公开了一种海洋水体粒度原位测量装置，包括壳体，壳体外置的清洁装置，以及壳体内部的光源，光学测量单元，信号采集单元和信号控制与处理单元，能适应海洋水体原位测量的环境，在测量区域两侧的石英光窗设置清洁刷，并且由电机驱动。本发明采用测量海洋水体颗粒散射光信号的强度来反演水体粒度，可以实现对海洋水体粒度的直接测量，检测速度快，重复性高，动态范围广。不需要对水体进行采样，直接原位测量，避免了繁琐的步骤。采用了清洁装置，避免镜头污染，提高了装置测量的准确性。提高了相关部门对海洋水体粒度的监测水平。

技术领域

本发明涉及海洋环境在线监测领域，尤其是海水中粒度测量方面，具体为一种海洋水体粒度原位测量装置。

背景技术

海洋环境中的粒度分布对于海洋生态系统和海洋动力学的研究具有重要的意义。海洋中悬浮颗粒物的来源十分广泛，有河流输入的泥沙，海洋中微生物活动产生的颗粒，还有海水中的絮凝体和气泡等。研究入海口的粒度分布可以进一步分析河流上游的环境变化，还可对入海口的地形地貌进行准确预测；海洋中颗粒物的运输，上升，沉降和再悬浮等过程的研究必须依赖于粒度分析，这是海洋沉积学的重要内容；海洋中粒度分布的变化，也可以进一步反映出海洋生态环境的变化，对海洋环境的保护十分重要。海洋水体粒度分布是研究海洋学的一个重要方面。

粒度是指某一粒径颗粒物的体积浓度或质量浓度，粒径是指颗粒的直径。在实际测量中一般用体积浓度或质量浓度来表示粒径分布。粒度测量的方法主要包括电感应法，显微镜法，图像分析法，沉降法，光散射法等，其中又以光散射法应用最为广泛。基于光散射法的粒度测量装置广泛应用于金属粉体，非金属粉体以及各种乳浊液的测量。基于粉体的粒度测量的技术相对成熟，而对于海水中粒度测量技术发展相对较为缓慢。

海水中颗粒物的组成，形状，尺寸，结构与粉体存在明显差异，海洋水体环境复杂多变，是海洋水体粒度测量的一个难点。普遍的对海洋水体粒度的测量是现场采样，实验室仪器测量，费时费力并且很难快速大量的测量。而且海水中的粒度分布与海洋动力学和自身的沉降速度密切相关，是一个动态过程。实验室仪器无法实时在线测量，并且忽略了海洋环境等的外界影响，获得的实验数据缺乏准确性，不能满足海洋环境中的原位测量需求。

发明内容

为了解决上述问题，提出了一种针对海洋环境，长时间水下实时测量粒度分布的装置，并且有动态范围广，有着很好的重复性与准确性，使用方便，分辨率(区分不同粒径的能力)高等优点。该装置包括壳体，光源，光学测量单元，信号采集单元和信号控制与处理单元五部分，实现了海洋水体粒度原位测量的目的。该装置的信号控制与处理单元控制光源控制板，光源控制板控制激光器工作，激光器发出的光信号经空间滤波器滤波，准直透镜准直，再经过石英光窗-海水-石英光窗后到达傅里叶透镜，将散射光进行会聚，使其分布在探测器上，光信号由信号采集单元进行采集，信号控制与处理模块对采集的数据进行处理，将光信号反演获得粒度分布。

具体技术方案如下：

一种海洋水体粒度原位测量装置，包括壳体，壳体内还包括激光器、光学测量单元、信号采集单元和信号控制与处理单元；

所述壳体的上方设置有开口作为为海水流过的测量区域；所述开口两侧设置石英光窗一、石英光窗二；

所述信号采集单元包括环形探测器，中心探测器和采集模块；

所述信号控制与处理单元包括光源控制板、信号控制与处理模块；

其中，信号控制与处理模块控制光源控制板，光源控制板控制激光器；