專利名稱：浮游植物粒徑現(xiàn)場測量的水下光學(xué)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一浮游植物粒徑測量的水下光學(xué)測量裝置，該裝置用于浮游植物 粒徑現(xiàn)場測量系統(tǒng)的水下光信號檢測。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段，浮游植物粒徑測量方法主要有顯微鏡計(jì)數(shù)法、圖像分析法、庫爾特計(jì)數(shù) 法、流式細(xì)胞術(shù)法。上述前三種測量方法都需要復(fù)雜的海水樣本預(yù)處理過程，不能勝任現(xiàn)場 在線測量；而流式細(xì)胞術(shù)法要求被測細(xì)胞通過觀察點(diǎn)的位置精度小于1微米，且需要穩(wěn)定 的流速，因此該方法也很難應(yīng)用于現(xiàn)場測量。香港浸會大學(xué)陳啟堯博士改進(jìn)、發(fā)展流式細(xì)胞術(shù)法的方法，提出了雙束激光熒光 多普勒法。該方法是應(yīng)用激光激發(fā)葉綠素?zé)晒夂图す獠罘侄嗥绽諟y速兩種技術(shù)結(jié)合來測 量浮游植物粒徑的方法。具體是由多普勒信號測量浮游植物粒子流經(jīng)被測水體的速度，由 熒光信號得到粒子橫穿被測體積所需時間，從而計(jì)算出流經(jīng)被測水體的浮游植物粒徑的尺 寸。因粒徑的測量與折射率及熒光強(qiáng)度無關(guān)，且不要求恒定的流速，使得該方法適于現(xiàn)場測 量。使用該方法現(xiàn)場連續(xù)監(jiān)測海水中浮游植物粒徑分布和粒子濃度，需要一水下光信號測 量裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是一測量水中浮游植物激光激發(fā)葉綠素?zé)晒庑盘柡图す獠罘侄嗥绽?信號的水下光學(xué)測量裝置。本裝置由一密封艙和密封在艙內(nèi)的輸入激光接收裝置、輸出熒 光信號接收裝置、輸出差分多普勒信號接收裝置三部分構(gòu)成。由單模光纖將輸入信號導(dǎo)入 輸入激光接收裝置，多模光纖傳輸輸出光信號到水上的光電檢測裝置。輸入激光接收裝置由準(zhǔn)直透鏡、激光分束裝置和聚焦透鏡三部分組成。激光分束 裝置采用由橫向分束器和平行四方體玻璃組成的一體化結(jié)構(gòu)。由單模光纖導(dǎo)入的高斯光束 經(jīng)輸入激光接收裝置準(zhǔn)直、分光后，形成兩準(zhǔn)直、相干激光光束，由聚焦透鏡聚焦，透過測量 窗口在密封艙外的測量水體中相交，形成干涉條紋的交叉區(qū)域構(gòu)成測量體積。輸出熒光信號接收裝置和輸出差分多普勒信號接收裝置分別從與入射激光束成 90方向的兩側(cè)接收激發(fā)熒光信號和激光差分多普勒信號。輸出熒光信號的接收選用685nm 波段的濾色片。該裝置采用光學(xué)測量和光纖傳輸信號，不需供電，僅需定時清除光學(xué)測量窗表面 的化學(xué)污垢，可以長時間在水下連續(xù)工作，可實(shí)現(xiàn)對水中浮游植物光信號的連續(xù)測量。

圖1是裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是分光裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.單模光纖2.多模光纖3.準(zhǔn)直透鏡4.分束裝置5.聚焦透鏡6.輸入激光接收裝置7.輸出差分多普勒信號接收裝置8.輸出熒光信號接收裝置9.密封艙10.測 量體積11.橫向分束器12.平行四方體玻璃13.準(zhǔn)直后入射光束14.分束后出射光束
具體實(shí)施方式
測量裝置密封在采用不銹鋼框架，外殼呈長方體的密封艙9內(nèi)，密封艙中間開有 中空的長方筒體，四壁加工對稱的玻璃窗口，測量時裝置完全沉入水中。測量時，輸入激光經(jīng)單模光纖1輸入到由準(zhǔn)直透鏡3、分束裝置4和聚焦透鏡5組 成的輸入激光接收裝置6中。準(zhǔn)直后的激光束13經(jīng)分束裝置4分為兩準(zhǔn)直相干激光光束 14，由聚焦透鏡5聚焦，透過測量玻璃窗口在密封艙外的測量水體中相交，形成干涉條紋的 交叉區(qū)域構(gòu)成測量體積10。當(dāng)水中有浮游植物時，由偏離入射激光束90度的方向上由輸出 熒光信號接收裝置8接收激發(fā)熒光信號，同時，在和入射光束成90度的另一側(cè)和接收熒光 信號相反的方向上由輸出差分多普勒信號接收裝置7接收激光差分多普勒信號。分束裝置4由橫向分束器11和平行四方體玻璃12構(gòu)成。平行四方體玻璃將準(zhǔn)直 后入射激光束13平移10mm，再經(jīng)橫向分束器11分束，使分束后兩輸出光束14對稱于原入 射光束，此分束裝置輸出光束強(qiáng)度對輸入光束偏振方向不敏感。
權(quán)利要求1.浮游植物粒徑現(xiàn)場測量的水下光學(xué)測量裝置，它包括密封艙(9)和密封在艙內(nèi)的輸 入激光接收裝置(6)、輸出熒光信號接收裝置(8)和輸出差分多普勒信號接收裝置(7)三部 分；其特征是輸入激光接收裝置(6)由準(zhǔn)直透鏡(3)、分束裝置(4)和聚焦透鏡( 三部分 組成；裝置密封，采用光學(xué)測量和光纖傳輸信號，由單模光纖(1)將輸入信號導(dǎo)入輸入激光 接收裝置(6)，由多模光纖( 傳輸輸出光信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是輸入激光接收裝置(6)中的分束裝置(4)是 由橫向分束器(11)和平行四方體玻璃(12)構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是輸出熒光信號接收裝置(8)和輸出差分多普 勒信號接收裝置(7)分別從與入射激光束成90度方向的兩側(cè)接收激發(fā)熒光信號和激光差 分多普勒信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是輸出熒光信號的接收選用685nm波段的濾色片。
專利摘要本實(shí)用新型是一測量水中浮游植物激光激發(fā)葉綠素?zé)晒庑盘柡图す獠罘侄嗥绽招盘柕臏y量裝置。由一密封艙和密封在艙內(nèi)的輸入激光接收裝置、輸出熒光信號接收裝置、輸出差分多普勒信號接收裝置三部分構(gòu)成。入射激光經(jīng)輸入激光接收裝置在密封艙外的測量水體中形成測量體積，輸出熒光信號接收裝置、輸出差分多普勒信號接收裝置在入射激光束的兩側(cè)成90度的方向分別接收激發(fā)熒光信號和差分多普勒信號。由多模光纖將測量信號傳輸?shù)剿瞎怆姍z測器件。該裝置用光纖傳輸信號，測量時完全采用光學(xué)器件，不需供電，僅需定時清除光學(xué)測量窗表面的化學(xué)污垢，可以長時間在水下連續(xù)工作，適用于現(xiàn)場浮游植物粒徑測量時光信號的檢測。
文檔編號G01N15/02GK201876402SQ20102053535
公開日2011年6月22日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者楊茹君, 王旭柱, 葛玉榮, 陳啟堯 申請人:中國海洋大學(xué)