專利名稱：現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種測量水中懸浮泥沙顆粒分布的儀器，用于海洋、河口中懸浮物顆粒的現(xiàn)場測量，屬于測量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近海懸浮泥沙的實(shí)時測量，是為海洋工程建設(shè)、航道疏浚、海岸帶泥沙運(yùn)移研究提供環(huán)境條件的重要任務(wù)之一。淺海構(gòu)筑物、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(guān)。陸地上所排放出的有機(jī)物、重金屬離子等也是隨著河流泥沙、城市污水進(jìn)入海洋的。因此、實(shí)時測量海洋懸浮泥沙運(yùn)移情況，研究其特點(diǎn)和規(guī)律，無疑對于淺海海洋開發(fā)具有十分重要的意義。
目前，國內(nèi)尚無這種懸浮泥沙測量儀器，國外有少量儀器，如LISST-100型激光粒度儀，可用于現(xiàn)場顆粒測量，所采用的是測量散射光強(qiáng)分布并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(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所涉及的現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀，采用半導(dǎo)體線激光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(zhuǎn)換為散斑圖，分析散斑的大小和數(shù)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(shí)用新型所述的現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀由水下機(jī)和水上計算機(jī)兩部分組成。
水下機(jī)為圓柱型結(jié)構(gòu)，由與端蓋連在一起的機(jī)芯插入上敞口的圓柱套筒機(jī)殼內(nèi)構(gòu)成。機(jī)芯由端蓋、測量窗體、半導(dǎo)體激光器、CCD相機(jī)、控制電路和水密插座組成。
測量窗體為一個方形槽，設(shè)置在端蓋下面，方形槽的上開口在端蓋上。儀器放于海水中時，海水可以通過方形槽開口進(jìn)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(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器為線激光光源。激光器發(fā)出的線光束透過玻璃圓孔射進(jìn)方形槽并照亮一薄層海水。測量窗體側(cè)面有一個玻璃拍攝窗口，拍攝窗口對著CCD相機(jī)。CCD相機(jī)位于測量窗體旁邊，固定在端蓋上。CCD相機(jī)的物面為測量窗體內(nèi)激光光束照亮的薄層海水，該海水薄層的法線方向與CCD相機(jī)光軸重合。
機(jī)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(jī)通過帶有水密插頭的專用數(shù)字信號連接線與水上計算機(jī)連接。水上計算機(jī)擁有專用圖形處理軟件。
該儀器吊放海中使用?？刂齐娐房啥〞r自動控制激光器和CCD相機(jī)快門。當(dāng)快門打開時，激光器發(fā)光，照亮測量窗體內(nèi)海水水層，CCD相機(jī)接收被激光照亮的、含有懸浮沙顆粒的海水薄層散射光，并轉(zhuǎn)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(jī)，經(jīng)過圖象處理得到現(xiàn)場海水懸浮沙粒徑譜。
儀器設(shè)定為每三個小時拍攝一幅數(shù)字圖片，當(dāng)需要加密拍攝時，可通過水密插座，送入一個TTL觸發(fā)脈沖，即可加密一次。六芯水密插座，兩芯接加密控制線，另外四芯用于讀取數(shù)字圖片。


圖1為現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀水下機(jī)芯結(jié)構(gòu)圖。圖中，1-激光束，2-測量窗體上開口，3-端蓋，4-測量窗體，5-半導(dǎo)體激光器，6-支撐架，7-電路板，8-電池盒。9-水密插座，10-CCD相機(jī)，11-拍攝窗口，圖2為現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀水下機(jī)機(jī)殼外形圖。圖中，12-套筒，13-上敞口。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
予以描述。如圖1所示，測量窗體4和CCD相機(jī)10位于端蓋3的下面并固定在端蓋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(dǎo)體激光器5，測量窗體側(cè)面有一個拍攝窗口11，拍攝窗口11對著CCD相機(jī)10的物鏡。半導(dǎo)體激光器5和CCD相機(jī)10的下部分別與電路板7固定連接。
權(quán)利要求1.一種現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀，由水下機(jī)和水上計算機(jī)構(gòu)成，其特征在于水下機(jī)機(jī)芯由端蓋、測量窗體、半導(dǎo)體激光器、CCD相機(jī)、水密插座組成，測量窗體為方形槽，設(shè)置在端蓋下面，測量窗體底部固定半導(dǎo)體激光器，測量窗體旁邊安裝CCD相機(jī)，CCD相機(jī)固定在端蓋上，水密插座設(shè)置在端蓋上。
2.按照權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀，其特征在于測量窗體上開口位于端蓋上，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(dǎo)體激光器，測量窗體側(cè)面有一玻璃拍攝窗口。
3.按照權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀，其特征在于CCD相機(jī)的鏡頭對著測量窗體的拍攝窗口，CCD相機(jī)光軸與激光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(xiàn)場懸浮沙粒徑譜測量儀,利用半導(dǎo)體線激光器照亮薄層海水,由CCD照相機(jī)拍攝下海水中懸浮顆粒散射光的散斑圖,計算機(jī)分析散斑的大小和數(shù)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(shè)、海岸帶環(huán)境科學(xué)研究中廣泛應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2001年11月19日
發(fā)明者于連生, 劉海坤, 杜軍蘭, 徐雷 申請人:國家海洋局海洋技術(shù)研究所