海水藻类和悬浮物浓度测量仪的制作方法
专利名称：海水藻类和悬浮物浓度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪是一种现场海水光谱测量仪器，用于测量沿海有害赤潮藻和悬浮物的透射光谱，属于测量仪器技术领域。
背景技术：
海洋浮游植物是海洋有机物的初级生产者和能量的主要转换者，它的数量变化会直接影响整个食物链的物质循环和能量转换。海水藻类是海洋浮游植物的主要组成，藻类和悬浮物的浓度变化影响着海洋生命的存在和海洋环境的变化。海水藻类和悬浮物的浓度是海洋生化过程监测与研究的重要因子，为赤潮监测和海洋环境评价提供重要依据。
目前，测量藻类和悬浮物的浓度，均是在实验室显微镜下对采集的海水进行人工分析。由于海水测量样品的采集、储运的限制，实验室所测样品数据不能确切代表海上现场状态，与现场测量数据存在一定的误差。监测海洋生化过程的最好方法是进行现场测量，因此，研究现场监测藻类和悬浮物浓度变化的测量仪器具有重要的意义。
发明内容
本实用新型提供了一种能够现场测量海水中藻类和悬浮物浓度的仪器，其目的是仪器的水下部分设计为带有水密电缆的圆柱体，圆柱体中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池，设置在圆柱体内的光电器件测定样品池内海水中藻类及悬浮物的吸收光谱，并确定其浓度。
本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，由水上部分和水下部分组成。水上部分和水下部分通过水密电缆连接。
水上部分主要有计算机、数据处理装置、藻类光谱辨别软件等。
水下部分为圆柱体结构，采用柱面密封。圆柱体上部和下部设置光电测量器件，圆柱体中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池。
圆柱体上部和圆柱体下部分别由两个密封的光学镜片与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池连接。
圆柱体上部装有光源、平行光管、半透半反射镜、转盘、聚焦透镜、分光系统、CCD光电转换及数据采集部。
圆柱体下部装有反射棱镜。
圆柱体上部的光源、平行光管、半透半反射镜、圆柱体上部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。
半透半反射镜的侧面安装圆型转盘，转盘由安装在下面的步进电机带动。转盘上有两个通孔和两个反射镜，转盘的转动使一个通孔或者一个反射镜处于与半透半反射镜对应的位置上。
圆柱体上部的聚焦透镜、转盘上与半透半反射镜对应位置上的通孔或者反射镜、圆柱体上部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池之间的另一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池之间的另一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。穿过聚焦透镜和转盘通孔或者反射镜中心的直线与穿过光源、平行光管和半透半反射镜反射面中心的直线平行。
该测量仪器由电缆吊放海水中使用。仪器工作时，从光源发出并经平行光管形成的平行光，到达半透半反射镜后，光线的一半透射，另一半反射。透射部分的光称为测量光，经光学镜片进入充满海水的圆柱腔体形样品池内。反射部分的光称为参考光，反射到转盘处。进入样品池内的测量光，经圆柱腔体下部的光学镜片到达反射棱镜，由反射棱镜反射并经另一个光学镜片穿过圆柱腔体形样品池后也到达转盘处。当转盘通孔转到对应位置时，测量光穿过转盘到达聚焦透镜。当转盘反射镜转到对应位置时，参考光被反射，并到达聚焦透镜。测量光和参考光轮流进入聚焦透镜，经过分光系统后，到达CCD光电转换及数据采集部。光电信号由水密电缆输送到水上部分的计算机内。
水上部分计算机内的数据处理装置和藻类光谱辨别软件，通过对海水中单一藻种在不同浓度下吸收光谱的分析，根据其吸收峰的位置、大小，与其它藻种的吸收峰、数量、悬浮物浓度间的关系作比较，并经过大量实验建立了对海水藻类吸收光谱进行判读的方法和藻类分辨模型，用于测定、辨别出海水中藻类的种类和浓度。
本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，用于测量海水藻类的吸收光谱，以测定藻类和悬浮物的浓度并辨别出藻类的种类，为赤潮监测和海洋环境评价提供重要的海上现场测量仪器。
图1为海水藻类和悬浮物浓度测量仪结构示意图。图中，1—光源，2—平行光管，3—半透半反射镜，4—光学窗片，5—样品池，6—反射棱镜，7—转盘，8—步进电机，9—聚焦透镜，10—分光系统，11—CCD光电转换及数据采集部，12—水密接插件。
图2为转盘结构示意图。图中，7—转盘，13—通孔，14—反射镜。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型的具体实施方式
予以描述。
如图1所示，水下部分为圆柱体结构，圆柱体的上部和下部设置光电测量器件，圆柱体的中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池5。圆柱体上部和圆柱体下部分别由两个密封的光学镜片4与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池5连接。
圆柱体上部的光源1、平行光管2、半透半反射镜3，圆柱体上部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。半透半反射镜3的反射面与这条直线成45°角。
半透半反射镜3的侧面安装圆型转盘7，转盘7由安装在下面的步进电机8带动，转盘7的平面与半透半反射镜3的平面成90°角。转盘上有两个通孔13和两个反射镜14，转盘7的转动使一个通孔13或者一个反射镜14处于与半透半反射镜3对应的位置上。
圆柱体上部的聚焦透镜9、转盘7上与半透半反射镜3对应的通孔13或者反射镜14、圆柱体上部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池5之间的另一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池5之间的另一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。
穿过聚焦透镜9和转盘通孔13或者反射镜14中心的直线与穿过光源1、平行光管2和半透半反射镜3反射面中心的直线平行。
图2为转盘结构示意图。如图所示，转盘上有中心对称排列的两个通孔13和两个反射镜14。
权利要求1.一种海水藻类和悬浮物浓度测量仪，由水上部分和水下部分组成，水上部分和水下部分通过水密电缆连接，其特征在于水下部分为圆柱体结构，圆柱体的上部和下部设置光电测量器件，圆柱体的中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池(5)，圆柱体上部和圆柱体下部分别由两个密封的光学镜片(4)与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池(5)连接。
2.按照权利要求1所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于圆柱体上部的光源(1)、平行光管(2)、半透半反射镜(3)，圆柱体上部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上，半透半反射镜(3)的反射面与这条直线成45°角。
3.按照权利要求1所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于圆柱体上部的聚焦透镜(9)、转盘(7)上与半透半反射镜(3)对应位置上的通孔(13)或者反射镜(14)、圆柱体上部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的另一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的另一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。
4.按照权利要求2和权利要求3所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于穿过聚焦透镜(9)和转盘通孔(13)或者反射镜(14)中心的直线与穿过光源(1)、平行光管(2)和半透半反射镜(3)反射面中心的直线平行。
5.按照权利要求1所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于半透半反射镜(3)的侧面安装圆型转盘(7)，转盘(7)由安装在下面的步进电机(8)带动，转盘(7)的平面与半透半反射镜(3)的平面成90°角，转盘(7)上有两个通孔(13)和两个反射镜(14)，通孔(13)和反射镜(14)在转盘(7)上呈中心对称排列。
专利摘要一种测量海水中藻类和悬浮物浓度的仪器，由通过水密电缆连接的水上部分和水下部分组成。水下部分为柱面密封的圆柱体结构，圆柱体中部有与外界相通的圆柱腔体形海水样品池，设置在圆柱体上部和下部的光电器件有光源、平行光管、半透半反射镜、转盘、反射棱镜、聚焦透镜、分光系统、CCD光电转换及数据采集部，光电器件测定样品池内海水中藻类及悬浮物的吸收光谱，以确定其浓度。水上部分主要有计算机、数据处理装置、藻类光谱辨别软件等。本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪器，为赤潮监测和海洋环境评价提供重要的海上现场测量仪器。
文档编号G01N21/25GK2569131SQ0225682
公开日2003年8月27日 申请日期2002年9月28日 优先权日2002年9月28日
发明者王世忠 申请人:国家海洋技术中心
技术领域：
本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪是一种现场海水光谱测量仪器，用于测量沿海有害赤潮藻和悬浮物的透射光谱，属于测量仪器技术领域。
背景技术：
海洋浮游植物是海洋有机物的初级生产者和能量的主要转换者，它的数量变化会直接影响整个食物链的物质循环和能量转换。海水藻类是海洋浮游植物的主要组成，藻类和悬浮物的浓度变化影响着海洋生命的存在和海洋环境的变化。海水藻类和悬浮物的浓度是海洋生化过程监测与研究的重要因子，为赤潮监测和海洋环境评价提供重要依据。
目前，测量藻类和悬浮物的浓度，均是在实验室显微镜下对采集的海水进行人工分析。由于海水测量样品的采集、储运的限制，实验室所测样品数据不能确切代表海上现场状态，与现场测量数据存在一定的误差。监测海洋生化过程的最好方法是进行现场测量，因此，研究现场监测藻类和悬浮物浓度变化的测量仪器具有重要的意义。
发明内容
本实用新型提供了一种能够现场测量海水中藻类和悬浮物浓度的仪器，其目的是仪器的水下部分设计为带有水密电缆的圆柱体，圆柱体中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池，设置在圆柱体内的光电器件测定样品池内海水中藻类及悬浮物的吸收光谱，并确定其浓度。
本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，由水上部分和水下部分组成。水上部分和水下部分通过水密电缆连接。
水上部分主要有计算机、数据处理装置、藻类光谱辨别软件等。
水下部分为圆柱体结构，采用柱面密封。圆柱体上部和下部设置光电测量器件，圆柱体中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池。
圆柱体上部和圆柱体下部分别由两个密封的光学镜片与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池连接。
圆柱体上部装有光源、平行光管、半透半反射镜、转盘、聚焦透镜、分光系统、CCD光电转换及数据采集部。
圆柱体下部装有反射棱镜。
圆柱体上部的光源、平行光管、半透半反射镜、圆柱体上部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。
半透半反射镜的侧面安装圆型转盘，转盘由安装在下面的步进电机带动。转盘上有两个通孔和两个反射镜，转盘的转动使一个通孔或者一个反射镜处于与半透半反射镜对应的位置上。
圆柱体上部的聚焦透镜、转盘上与半透半反射镜对应位置上的通孔或者反射镜、圆柱体上部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池之间的另一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池之间的另一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。穿过聚焦透镜和转盘通孔或者反射镜中心的直线与穿过光源、平行光管和半透半反射镜反射面中心的直线平行。
该测量仪器由电缆吊放海水中使用。仪器工作时，从光源发出并经平行光管形成的平行光，到达半透半反射镜后，光线的一半透射，另一半反射。透射部分的光称为测量光，经光学镜片进入充满海水的圆柱腔体形样品池内。反射部分的光称为参考光，反射到转盘处。进入样品池内的测量光，经圆柱腔体下部的光学镜片到达反射棱镜，由反射棱镜反射并经另一个光学镜片穿过圆柱腔体形样品池后也到达转盘处。当转盘通孔转到对应位置时，测量光穿过转盘到达聚焦透镜。当转盘反射镜转到对应位置时，参考光被反射，并到达聚焦透镜。测量光和参考光轮流进入聚焦透镜，经过分光系统后，到达CCD光电转换及数据采集部。光电信号由水密电缆输送到水上部分的计算机内。
水上部分计算机内的数据处理装置和藻类光谱辨别软件，通过对海水中单一藻种在不同浓度下吸收光谱的分析，根据其吸收峰的位置、大小，与其它藻种的吸收峰、数量、悬浮物浓度间的关系作比较，并经过大量实验建立了对海水藻类吸收光谱进行判读的方法和藻类分辨模型，用于测定、辨别出海水中藻类的种类和浓度。
本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，用于测量海水藻类的吸收光谱，以测定藻类和悬浮物的浓度并辨别出藻类的种类，为赤潮监测和海洋环境评价提供重要的海上现场测量仪器。
图1为海水藻类和悬浮物浓度测量仪结构示意图。图中，1—光源，2—平行光管，3—半透半反射镜，4—光学窗片，5—样品池，6—反射棱镜，7—转盘，8—步进电机，9—聚焦透镜，10—分光系统，11—CCD光电转换及数据采集部，12—水密接插件。
图2为转盘结构示意图。图中，7—转盘，13—通孔，14—反射镜。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型的具体实施方式
予以描述。
如图1所示，水下部分为圆柱体结构，圆柱体的上部和下部设置光电测量器件，圆柱体的中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池5。圆柱体上部和圆柱体下部分别由两个密封的光学镜片4与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池5连接。
圆柱体上部的光源1、平行光管2、半透半反射镜3，圆柱体上部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池之间的一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。半透半反射镜3的反射面与这条直线成45°角。
半透半反射镜3的侧面安装圆型转盘7，转盘7由安装在下面的步进电机8带动，转盘7的平面与半透半反射镜3的平面成90°角。转盘上有两个通孔13和两个反射镜14，转盘7的转动使一个通孔13或者一个反射镜14处于与半透半反射镜3对应的位置上。
圆柱体上部的聚焦透镜9、转盘7上与半透半反射镜3对应的通孔13或者反射镜14、圆柱体上部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池5之间的另一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池5之间的另一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。
穿过聚焦透镜9和转盘通孔13或者反射镜14中心的直线与穿过光源1、平行光管2和半透半反射镜3反射面中心的直线平行。
图2为转盘结构示意图。如图所示，转盘上有中心对称排列的两个通孔13和两个反射镜14。
权利要求1.一种海水藻类和悬浮物浓度测量仪，由水上部分和水下部分组成，水上部分和水下部分通过水密电缆连接，其特征在于水下部分为圆柱体结构，圆柱体的上部和下部设置光电测量器件，圆柱体的中部有与外界相通的圆柱腔体形样品池(5)，圆柱体上部和圆柱体下部分别由两个密封的光学镜片(4)与圆柱体中部的圆柱腔体形样品池(5)连接。
2.按照权利要求1所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于圆柱体上部的光源(1)、平行光管(2)、半透半反射镜(3)，圆柱体上部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上，半透半反射镜(3)的反射面与这条直线成45°角。
3.按照权利要求1所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于圆柱体上部的聚焦透镜(9)、转盘(7)上与半透半反射镜(3)对应位置上的通孔(13)或者反射镜(14)、圆柱体上部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的另一个光学镜片，以及圆柱体下部与圆柱体中部圆柱腔体形样品池(5)之间的另一个光学镜片，它们的中心线均在一条直线上。
4.按照权利要求2和权利要求3所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于穿过聚焦透镜(9)和转盘通孔(13)或者反射镜(14)中心的直线与穿过光源(1)、平行光管(2)和半透半反射镜(3)反射面中心的直线平行。
5.按照权利要求1所述的海水藻类和悬浮物浓度测量仪，其特征在于半透半反射镜(3)的侧面安装圆型转盘(7)，转盘(7)由安装在下面的步进电机(8)带动，转盘(7)的平面与半透半反射镜(3)的平面成90°角，转盘(7)上有两个通孔(13)和两个反射镜(14)，通孔(13)和反射镜(14)在转盘(7)上呈中心对称排列。
专利摘要一种测量海水中藻类和悬浮物浓度的仪器，由通过水密电缆连接的水上部分和水下部分组成。水下部分为柱面密封的圆柱体结构，圆柱体中部有与外界相通的圆柱腔体形海水样品池，设置在圆柱体上部和下部的光电器件有光源、平行光管、半透半反射镜、转盘、反射棱镜、聚焦透镜、分光系统、CCD光电转换及数据采集部，光电器件测定样品池内海水中藻类及悬浮物的吸收光谱，以确定其浓度。水上部分主要有计算机、数据处理装置、藻类光谱辨别软件等。本实用新型所涉及的海水藻类和悬浮物浓度测量仪器，为赤潮监测和海洋环境评价提供重要的海上现场测量仪器。
文档编号G01N21/25GK2569131SQ0225682
公开日2003年8月27日 申请日期2002年9月28日 优先权日2002年9月28日
发明者王世忠 申请人:国家海洋技术中心
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