本實用新型涉及一種實驗室懸浮泥沙水體偏振光譜測量裝置，具體涉及一種能夠在實驗室內實現(xiàn)懸浮泥沙水體多角度離水輻射偏振光譜測量的裝置系統(tǒng)，可完成對水體不同觀測幾何(觀測高度角、觀測方位角)及不同線偏振角的偏振光譜測量的裝置。
背景技術：
海洋水色遙感通過水色衛(wèi)星傳感器在大氣頂層接收的總輻亮度信息，經過大氣校正獲得離水輻亮度，進而反演出水色要素信息(如表層浮游植物葉綠素、無機懸浮物、黃色物質)。目前，海洋水色遙感只是單純地利用離水輻射的強度信息，但作為輻射獨立屬性的偏振卻往往被忽略。當前研究結果表明，偏振輻射攜帶更多的水體組分的信息，離水輻射的平行偏振等效輻射能夠增強水色信號，其概念的提出為海洋水色遙感水體組分的反演提供新的思路。
水體偏振光學特性是海洋水色偏振遙感研究的基礎。但是，由于海洋水體光學性質的復雜性、理論的不完善以及偏振觀測儀器的缺乏，導致水體偏振數(shù)據獲取困難，實測偏振光譜數(shù)據缺乏，阻礙了水體偏振特性的研究，嚴重制約著海洋水色偏振遙感的進展。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供了一種在實驗室內實現(xiàn)懸浮泥沙水體離水輻射偏振光譜測量的光學裝置系統(tǒng)，較好地完成了水面上行半球空間內任意 觀測幾何條件下(不同觀測方位角、觀測高度角)離水輻射偏振光譜及平行偏振等效輻射的測量。
本實用新型采取以下技術方案：
一種實驗室懸浮泥沙水體偏振光譜測量裝置，包括光源系統(tǒng)1、水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2、多角度控制旋轉裝置3、懸浮泥沙水體盛放裝置5；所述懸浮泥沙水體盛放裝置5內設有潛水泵，用于防止其中的懸浮顆粒物沉降，所述多角度控制旋轉裝置3設置在懸浮泥沙水體盛放裝置5上方，并能夠以懸浮泥沙水體盛放裝置5的中軸線為中心轉動，水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2接受處于不同觀測幾何條件下的經懸浮顆粒物混合液散射的離水輻射，所述水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2固定設置在多角度控制旋轉裝置3上，并隨其一并轉動；所述光源系統(tǒng)1固定設置在懸浮泥沙水體盛放裝置5的上方，并以一定角度照射懸浮泥沙水體盛放裝置5內的懸浮顆粒物混合液；水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2沿懸浮泥沙水體盛放裝置5的中心軸轉動，水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2接受處于不同位置情況下的經懸浮顆粒物混合液反射的光線，從而實現(xiàn)整個上行半球空間懸浮泥沙水體偏振光譜測量。
進一步的，所述懸浮泥沙水體盛放裝置5呈圓桶狀。
進一步的，所述光源系統(tǒng)1包括準直鏡，反光碗以及氙燈，可以形成近似平行光束且均勻的照射在懸浮泥沙水面上，為模擬自然水體提供自然光源。
進一步的，所述水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2由地物光譜儀ASD和前置線偏振裝置構成；前置線偏振裝置包括線偏振器和帶有0-360°刻度的固定裝置。
進一步的，所述多角度控制旋轉裝置3由控制水體偏振光譜測量傳感器 地物光譜儀2光纖探頭測量高度角的不銹鋼圓弧導軌3a和控制水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2測量方位角的有機玻璃制作的法蘭形平面法蘭環(huán)形導軌3b組成。
更進一步的，所述不銹鋼圓弧導軌3a的圓弧導軌精度為1°，水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2光纖探頭沿著球面直徑方向對準球面中心處，即懸浮泥沙水體水面中心處，通過滑動不銹鋼圓弧導軌3a調節(jié)偏振光譜探測傳感器的觀測高度角；所述平面法蘭環(huán)形導軌3b固定不銹鋼圓弧導軌3a。
再進一步的，所述平面法蘭環(huán)形導軌3b以氙燈光源所在子午面作為方位角0°起始主平面并固定不變，X軸和Z軸所在子午面上X正方向為方位角180°對太陽平面，平面法蘭環(huán)形導軌3b改變水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2探測器觀測方位角，從而實現(xiàn)整個上行半球空間懸浮泥沙水體偏振光譜測量。
再進一步的，所述懸浮泥沙水體盛放裝置5由聚乙烯水桶構成，容器直徑1m，高0.8m。
再進一步的，不銹鋼圓弧導軌3a和平面法蘭環(huán)形導軌3b設置在與之直徑匹配的水體盛放裝置5上，水體盛放裝置5聚乙烯水桶內外壁噴涂啞黑漆減少容器內壁反射及外部環(huán)境的影響。
進一步的，所述實驗室懸浮泥沙水體偏振光譜測量裝置設置在暗房內。
本實用新型的有益效果在于：
1、在傳統(tǒng)測量自然水體離水輻射總光譜強度的基礎上結合線偏振測量裝置測量不同濃度的懸浮泥沙水體離水輻射偏振光譜，根據水體偏振光譜特征研究水體偏振光學特性及平行偏振等效輻射。
2、結構簡單，制作容易，使用方便。本實用新型使用不銹鋼圓弧導軌和有機玻璃法蘭環(huán)形導軌分別控制地物光譜儀ASD的觀測高度角和觀測方 位角，利用極其簡單的裝置完成懸浮泥沙水體整個上行半球空間內任意觀測幾何條件下離水輻射偏振光譜的測量。此外，本實用新型使用聚乙烯水體配比不同濃度的懸浮泥沙溶液，在容器內放置水泵模擬自然條件防止懸浮顆粒物沉降。
3、本實用新型測量精度高，測量波段范圍廣?？赏瓿蓱腋∧嗌乘w離水輻射紫外、可見光、短波紅外和近紅外波段的偏振光譜測量。
4、本實用新型所述光源系統(tǒng)穩(wěn)定。光源系統(tǒng)采用輻射光譜能量分布與日光相接近氙燈作為實驗室模擬光源，氙燈光源工作狀態(tài)受外界條件變化影響小且出射輻射光波輻射強度恒定。
5、本實用新型放置在光學暗房內，可有效避免太陽耀光(天空漫射光，太陽直射光)對懸浮泥沙水體離水輻射偏振光譜測量的影響。
附圖說明
圖1是本實用新型實驗室懸浮泥沙水體偏振光譜測量裝置的結構示意圖。
圖中，1.光源系統(tǒng)，2.水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀，3.多角度控制旋轉裝置，3a.不銹鋼圓弧導軌，3b.平面法蘭環(huán)形導軌，5.懸浮泥沙水體盛放裝置。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。
參見圖1，一種實驗室懸浮泥沙水體偏振光譜測量裝置，包括光源系統(tǒng)1、水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2、多角度控制旋轉裝置3、懸浮泥沙水體盛放裝置5；所述懸浮泥沙水體盛放裝置5內設有潛水泵，用于防止 其中的懸浮顆粒物沉降，所述多角度控制旋轉裝置3設置在懸浮泥沙水體盛放裝置5上方，并能夠以其中軸線為中心轉動，所述水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2固定設置在多角度控制旋轉裝置3上，并隨其一并轉動；所述光源系統(tǒng)1固定設置在懸浮泥沙水體盛放裝置5的上方，并以一定角度照射懸浮泥沙水體盛放裝置5內的懸浮顆粒物混合液；水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2沿其中心軸轉動，水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2接受處于不同位置情況下的經懸浮顆粒物混合液反射的光線，從而實現(xiàn)整個上行半球空間懸浮泥沙水體偏振光譜測量。
參見圖1，所述懸浮泥沙水體盛放裝置5呈圓桶狀。
所述光源系統(tǒng)1包括準直鏡，反光碗以及氙燈，可以形成近似平行光束且均勻的照射在懸浮泥沙水面上，為模擬自然水體提供自然光源。
所述水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2由地物光譜儀ASD和前置線偏振裝置構成；前置線偏振裝置包括線偏振器和帶有0-360°刻度的固定裝置。
所述多角度控制旋轉裝置3由控制水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2光纖探頭測量高度角的不銹鋼圓弧導軌3a和控制水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2測量方位角的有機玻璃制作的法蘭形平面法蘭環(huán)形導軌3b組成。
所述不銹鋼圓弧導軌3a的圓弧導軌精度為1°，水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2光纖探頭沿著球面直徑方向對準球面中心處，即懸浮泥沙水體水面中心處，通過滑動不銹鋼圓弧導軌3a調節(jié)偏振光譜探測傳感器的觀測高度角；所述平面法蘭環(huán)形導軌3b固定不銹鋼圓弧導軌3a。
參見圖1，所述平面法蘭環(huán)形導軌3b以氙燈光源所在子午面作為方位角0°起始主平面并固定不變，X軸和Z軸所在子午面上X正方向為方位角180°對 太陽平面，平面法蘭環(huán)形導軌3b改變水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2探測器觀測方位角，從而實現(xiàn)整個上行半球空間懸浮泥沙水體偏振光譜測量。
所述懸浮泥沙水體盛放裝置5由聚乙烯水桶構成，容器直徑1m，高0.8m。
不銹鋼圓弧導軌3a和平面法蘭環(huán)形導軌3b設置在與之直徑匹配的水體盛放裝置5上，水體盛放裝置5聚乙烯水桶內外壁噴涂啞黑漆減少容器內壁反射及外部環(huán)境的影響。
所述實驗室懸浮泥沙水體偏振光譜測量裝置設置在暗房內。
具體的試驗步驟如下：
首先，在懸浮泥沙水體盛放裝置5中注入純水，根據既定懸浮顆粒物濃度按照質量體積關系稱重懸浮顆粒物質量，然后加入純水中。打開懸浮泥沙水體盛放裝置5中放置的水泵防止懸浮顆粒物沉降。隨后，根據既定自然條件下太陽光照高度角確定光源系統(tǒng)1氙燈高度，控制光源入射高度角。在多角度控制旋轉裝置3不銹鋼圓弧導軌3a安裝線偏振器，然后將水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2光線探頭放置在線偏振器中，通過多角度控制旋轉裝置3不銹鋼圓弧導軌控制光線傳感器探頭觀測高度角，即離水輻射偏振光譜測量高度角。以氙燈光源所在子午面作為方位角0°起始主平面并固定不變，X軸和Z軸所確定子午面上X正方向為方位角角180°，即對太陽平面。旋轉多角度控制旋轉裝置3平面法蘭環(huán)形導軌3b控制地物光譜儀光線傳感器探頭所處觀測方位角，從而實現(xiàn)整個上行半球空間懸浮泥沙水體偏振光譜測量。改變水體偏振光譜測量傳感器地物光譜儀2光線傳感器探頭前配置的線偏振器偏振角度(0°、60°、120°)，完成特定觀測幾何下離水輻射偏振光譜的測量，根據斯托克斯矢量方程解算離水輻射偏振度及平行偏振等效輻射，分析不同濃度的懸浮顆粒物水體離水輻射偏振特性。