入光通道切换式水体表观光谱测量装置的制作方法

本技术涉及一种水体光谱测量装置，具体设计一种入光通道切换式水体表观光谱测量装置。

背景技术：

1、对水体光谱特征的研究是水质监测的基础工作之一。水体的光谱特征主要有表观光学特性和固有光学特性，其中表观光学特性研究方法以剖面测量法和水面以上测量法(又称表面法)为主。对于内陆水体，多以水面以上测量法来进行水体的表观光学特性观测，进而进行水质参数的反演。基于太阳光下行、水体上行光谱数据以及环境光谱数据，可以方便的进行水质参数高精度反演。便携式水体光谱测测量设备具备重量轻、能耗低等特点，是水体光谱测量的重要手段之一。

2、现有便携式水体表观光谱测量设备分为单通道和多通道两种方式。单通道光谱仪只测量水体某一反射角度的光谱特征，然后进行反演，误差较大。而多通道的水体表观光谱测量仪获取三个通道的光谱信息，光谱不一致性容易导致反演参数误差较大。同时现有设备获取光谱数据后导出进行数据反演，无法实现水质参数的实时反演及实时传输，难以满足特殊应用场景的需求。因此需要设计一款具备重量轻、能耗低、体积小、使用方便、精度高、参数直接反演及传输等特点便携式水质参数监测设备。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题

2、多通道水体表观光谱测量仪的工作原理是通过多个通道同时测量水体的光谱信息。多通道水体表观光谱测量仪的设计允许设备在不同的波段获取水体的光谱信息，这通常包括离水辐亮度、归一化离水辐亮度及遥感反射比等物理量。这些信息对于理解和分析水体的光学特性至关重要。

3、如上所述，多通道的水体表观光谱测量仪获取三个通道的光谱信息，光谱不一致性容易导致反演参数误差较大。在进行光谱数据的反演时，需要从观测到的光谱信号中提取有用的信息，并将其转换为反映水体特性的物理参数。这一过程要求原始数据的高精度和高一致性。如果不同通道之间的光谱数据存在不一致性，那么在反演过程中就会产生额外的误差，从而影响最终反演参数的精度。光谱不一致性可能由多种因素造成，包括仪器自身的噪声、环境因素的影响，以及数据处理过程中的各种假设和近似。

4、因此，基于现有技术存在的上述技术问题，本实用性提供一种能够保证光谱的一致性，消除了不同光谱仪特性的差异性带来的光谱误差，提高了采集结果的精度的入光通道切换式水体表观光谱测量装置。

5、另外，本实用新型还提供一种能够同时测量被测表面辐亮度、大气辐亮度以及辐照度的同步采集的水体表观光谱测量装置。

6、另外，本实用性型提供一种设计紧凑、轻量化优异的水体表观光谱测量装置。

7、解决上述技术问题的技术方案

8、本实用新型采用以下的技术方案来解决上述技术问题。

9、1.一种入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，该装置具有：

10、光谱测量设备10，其包括上行光谱测量设备11、下行光谱测量设备12以及环境光测量设备13；

11、入射光控制模块20，其包括第一快门21、第二快门22和第三快门23；以及

12、光谱仪30，其中，

13、所述第一快门21与所述上行光谱测量设备11连接，用以控制所述上行光谱测量设备11；

14、所述第二快门22与所述下行光谱测量设备12连接，用以控制所述下行光谱测量设备12；

15、所述第一快门23与所述环境光测量设备13连接，用以控制所述环境光测量设备13，

16、所述上行光谱测量设备11、所述下行光谱测量设备12以及所述环境光测量设备13分别经由所述第一快门21、所述第二快门22和所述第三快门23与所述光谱仪30连接。

17、2.上述方案1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，所述第一快门21、所述第二快门22和所述第三快门23为联动式快门组，其中一个快门打开时，其他快门关闭。

18、3.上述方案1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，所述上行光谱测量设备11的光轴与水平面的夹角为45°，其镜头朝向45°斜下方；

19、所述下行光谱测量设备12的光轴与水平面的夹角为45°，其镜头朝向45°斜上方；

20、所述环境光测量设备13的光轴与水平面的夹角为90°，其镜头朝向垂直水平面的正上方。

21、4.上述方案1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，所述环境光测量设备13的镜头为余弦镜头。

22、5.上述方案1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，

23、该装置还具有姿态测量模块40，所述姿态测量模块40安装于所述上行光谱测量设备11与所述下行光谱测量设备12之间的平台70上。

24、6.上述方案1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，所述光谱仪30仅具有一台，且安装于所述上行光谱测量设备11与所述下行光谱测量设备12之间的平台70上。

25、7.上述方案1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，该装置还具有外壳50，所述上行光谱测量设备11、所述下行光谱测量设备12以及所述环境光测量设备13被安装在外壳50上，且除光源入射口以外的部分收纳与外壳50之内。

26、8.上述方案7所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，在外壳50的上方设置有通信模块80和定位模块90。

27、9.上述方案8所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，所述通信模块80为4g通信模块，所述定位模块90为北斗定位模块。

技术特征：

1.一种入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，该装置具有：

2.根据权利要求1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，所述第一快门(21)、所述第二快门(22)和所述第三快门(23)为联动式快门组，其中一个快门打开时，其他快门关闭。

3.根据权利要求1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，所述上行光谱测量设备(11)的光轴与水平面的夹角为45°，其镜头朝向45°斜下方；

4.根据权利要求1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，所述环境光测量设备(13)的镜头为余弦镜头。

5.根据权利要求1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，所述光谱仪(30)仅具有一台，且安装于所述上行光谱测量设备(11)与所述下行光谱测量设备(12)之间的平台(70)上。

7.根据权利要求1所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，该装置还具有外壳(50)，所述上行光谱测量设备(11)、所述下行光谱测量设备(12)以及所述环境光测量设备(13)被安装在外壳(50)上，且除光源入射口以外的部分收纳与外壳(50)之内。

8.根据权利要求7所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，在外壳(50)的上方设置有通信模块(80)和定位模块(90)。

9.根据权利要求8所述的入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，所述通信模块(80)为4g通信模块，所述定位模块(90)为北斗定位模块。

10.一种入光通道切换式水体表观光谱测量装置(100)，其特征在于，该装置具有：

技术总结
一种入光通道切换式水体表观光谱测量装置100，其特征在于，该装置具有：光谱测量设备10，其包括上行光谱测量设备11、下行光谱测量设备12以及环境光测量设备13；入射光控制模块20，其包括第一快门21、第二快门22和第三快门23；以及光谱仪30，其中，所述第一快门21、第二快门22和第三快门23分别与所述上行光谱测量设备11、下行光谱测量设备12和环境光测量设备13相连接，所述上行光谱测量设备11、所述下行光谱测量设备12以及所述环境光测量设备13分别经由所述第一快门21、所述第二快门22和所述第三快门23与所述光谱仪30连接。

技术研发人员：赵星涛,张桂峰,易俐娜,王玉,杨征
受保护的技术使用者：北京帝信科技有限公司
技术研发日：20240416
技术公布日：2024/9/23