CN105866032B - 一种便携式水下光谱测量装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式水下光谱测量装置，包括壳体，该壳体内形成有密封式设计的空腔；在该空腔内设有控制模块、供电模块和光谱仪模块，该控制模块、该光谱仪模块均与该供电模块电连接；在该光谱仪模块上通信连接有若干条内置光纤；在该壳体上设有用于采集下行光数据的朝天探头和用于采集上行光数据的朝地探头，该朝天探头和该朝地探头共面；在该朝天探头与该朝地探头上均通信连接有外置光纤；该内置光纤与该外置光纤一一对应射频连接。结构简单，应用该装置可测量到处于光谱仪的光纤探头长度以外的目标测量样本，以及可测量到当地海流较急海域的目标测量标本，且测量结果准确可靠。

Description

一种便携式水下光谱测量装置

技术领域

本发明主要涉及光谱测量装置技术领域，尤其涉及一种便携式水下光谱测量装置。

背景技术

珊瑚礁海洋生态系统有非常重要的生态服务、社会、经济和文化价值。然而，海水表面温度上升、海洋酸化、海水污染以及人类活动加剧等因素变化直接影响到珊瑚礁健康状况,全球珊瑚礁生态系统受到破坏，大规模珊瑚白化死亡事件频现。实施珊瑚礁生态系统全面、实时监测与保护，对于珊瑚礁生态保育具有非常重要的意义。而遥感研究的基础是根据不同珊瑚礁底质光谱特征进行反演，对比反演结果和现场数据研究珊瑚礁底质状况。目前野外测量光谱反射率主要依靠潜水员携带光纤光谱仪的光纤探头到水下测量，而光谱仪主机及其控制模块必须留在水上，大大增加了测量难度和成本，当目标测量样本处于光谱仪的光纤探头长度以外或者在当地海域海流较大的情况下，则无法进行测量。

发明内容

本发明提供一种便携式水下光谱测量装置，应用该装置可测量到处于光谱仪的光纤探头长度以外的目标测量样本，以及可测量到当地海流较急海域的目标测量标本。

本发明所提供的技术方案为：

一种便携式水下光谱测量装置，包括壳体，该壳体内形成有密封式设计的空腔；在该空腔内设有控制模块、供电模块和光谱仪模块，该控制模块、该光谱仪模块均与该供电模块电连接；在该光谱仪模块上通信连接有若干条内置光纤；在该壳体上设有用于采集下行光数据的朝天探头和用于采集上行光数据的朝地探头，该朝天探头和该朝地探头共面；在该朝天探头与该朝地探头上均通信连接有外置光纤；该内置光纤与该外置光纤一一对应射频连接。

由上述可知，该便携式水下光谱测量装置将光谱仪模块、控制模块、供电模块整合到一壳体内，该壳体内形成有密封式设计的空腔，同时在光谱仪模块上设置的内置光纤与设置在壳体外的外置光纤射频连接，因而装置中的朝天探头、朝地探头测得的光谱可直接通过外置光纤、内置光纤传给光谱仪模块，外置光纤和内置光纤不穿设过壳体进行连接，在实现装置功能的同时可有效防止进水，因而可携带其进入水底对处于光谱仪的光纤探头长度以外的目标测量样本进行测量，且可测量到当地海流较急海域的目标测量标本；且同时设有共面的朝天探头和朝地探头，保证光谱仪探头处于同一水平面上，即可同时测量上行辐射和下行辐射，减少单光纤情况下变换方向需要的时间和对周围水环境的扰动，测量数据更准确；结构简单，易于操作。

在该壳体上设有与壳体固定连接的上行光纤支架和可相对壳体转动的下行光纤支架；该上行光纤支架和该下行光纤支架位于同一平面，且该下行光纤支架的转动轴线垂直于该平面；在该下行光纤支架的端部设有用于固定该朝天探头的活动夹子；在该上行光纤支架的端部设有用于固定该朝地探头的活动夹子。结构简单，方便朝天探头、朝地探头的固定，且用于固定朝天探头的下行光纤支架可相对于壳体转动，在测量时，先将该下行光纤支架拨至与上行光纤支架平行，然后控制装置通过该下行光纤支架的朝天探头测量下行辐射，测量完毕后将该下行光纤支架朝远离上先光纤支架的一侧拨90度，紧接着控制装置通过该上行光纤支架的朝地探头测量上行辐射，这样可减少该下行光纤支架对测量目标周围光线的影响，测量数据更准确。

在该第一支架杆和该第二支架杆上分别设有用于调整朝天探头、朝地探头与被测物间距的距离控制杆。在测量时，设定好朝天探头、朝地探头与被测物之间的间距大小，然后设置好距离控制杆，即可保证所有测量都在相同距离内完成，操作简单，测量更准确。

在该空腔的顶部设有可视窗口；该控制模块、供电模块和光谱仪模块由上至下依次排列；在该控制模块上设有显示屏幕，该显示屏幕对准该可视窗口。方便观察，操作更便捷。

该装置还包括设于该壳体外的控制手柄，在该控制手柄上设有用于控制该控制模块工作状态的控制器模块，该控制器模块与该控制模块通信连接。通过该控制器模块即可控制壳体内的控制模块进行相应的操作，使得水下控制光谱测量简单易行。

在该壳体上设有用于提供浮力的浮力调整模块；在该壳体上设有用于调整朝天探头和朝地探头水平的水平气泡。在壳体上设置浮力调整模块，更方便装置在水下的放置；水平气泡的设置，方便操作人员快速调整测量姿态，使其处于水平，使朝天探头和朝地探头垂直于目标地物表面。

该壳体包括外壳以及可翻转打开于该外壳的仓盖；该外壳与该仓盖密封连接。结构简单，方便装置的组装及检测。

在该壳体外表面设有用于保护控制模块、供电模块和光谱仪模块的防撞层。结构简单稳固。

在该光谱仪模块的底部上设有若干个散热风扇；在该仓盖上对应散热风扇的位置留有散热部，在该散热部上不设置防撞层。散热效果好。

该外置光纤与该内置光纤通过以下结构射频连接：在该壳体内设置有内接光纤固定接头，在该壳体外设置有外接光纤固定接头，该内接光纤固定接头与该外接光纤固定接头相对设置，且位于该内接光纤固定接头与该外接光纤固定接头之间的壳体为有机玻璃防水壳。结构简单，由于该外置光纤与该内置光纤之间通过有机玻璃防水壳对接，应用时，通过测试有机玻璃防水壳的光衰减，在仪器校正时增加衰减掉的部分，即可达到不失真的目的。

本发明所带来的有益效果为：

结构简单，应用该装置可测量到处于光谱仪的光纤探头长度以外的目标测量样本，以及可测量到当地海流较急海域的目标测量标本，且测量结果准确可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的内部结构示意图；

图2为本发明实施例中控制手柄的结构示意图；

图3为本发明实施例中下行光纤支架与上行光纤支架平行时的俯视图；

图4为本发明实施例中将下行光纤支架朝远离上先光纤支架的一侧拨90度后的俯视图；

图5为本发明实施例中上行光纤支架的俯视图；

图6为本发明实施例中上行光纤支架的侧视图；

图7为本发明实施例中下行光纤支架的侧视图；

图8为本发明实施例中外置光纤与内置光纤连接的结构示意图；

附图标记：

1、外壳；2、仓盖；3、锁扣；4、卡扣；5、可视窗口；6、控制模块；7、空腔；8、供电模块；9、光谱仪模块；10、散热风扇；11、散热部；12、防撞层；13、浮力调整模块；14、控制手柄；15、控制器模块；16、显示屏幕；17、水平气泡；18、外接光纤固定接头；19、内接光纤固定接头；20、内置光纤；21、上行光纤支架；22、下行光纤支架；23、朝地探头；24、朝天探头；25、外置光纤；26、距离控制杆；27、活动夹子。

具体实施方式

如图1-8所示，一种便携式水下光谱测量装置，包括壳体，该壳体内形成有密封式设计的空腔7；在该空腔7内设有控制模块6、供电模块8和光谱仪模块9，该控制模块6、该光谱仪模块9均与该供电模块8电连接；在该光谱仪模块9上通信连接有若干条内置光纤20；在该壳体上设有用于采集下行光数据的朝天探头24和用于采集上行光数据的朝地探头23，该朝天探头24和该朝地探头23共面；在该朝天探头24与该朝地探头23上均通信连接有外置光纤25；该内置光纤20与该外置光纤25一一对应射频连接。

由上述可知，该便携式水下光谱测量装置将光谱仪模块9、控制模块6、供电模块8整合到一壳体内，该壳体内形成有密封式设计的空腔7，同时在光谱仪模块9上设置的内置光纤20与设置在壳体外的外置光纤25射频连接，因而装置中的朝天探头24、朝地探头23测得的光谱可直接通过外置光纤25、内置光纤20传给光谱仪模块9，外置光纤25和内置光纤20不穿设过壳体进行连接，在实现装置功能的同时可有效防止进水，因而可携带其进入水底对处于光谱仪的光纤探头长度以外的目标测量样本进行测量，且可测量到当地海流较急海域的目标测量标本；且同时设有共面的朝天探头24和朝地探头23，保证光谱仪探头处于同一水平面上，即可同时测量上行辐射和下行辐射，减少单光纤情况下变换方向需要的时间和对周围水环境的扰动，测量数据更准确；结构简单，易于操作。

在该壳体上设有与壳体固定连接的上行光纤支架21和可相对壳体转动的下行光纤支架22；该上行光纤支架21和该下行光纤支架22位于同一平面，且该下行光纤支架22的转动轴线垂直于该平面；在该下行光纤支架22的端部设有用于固定该朝天探头24的活动夹子27；在该上行光纤支架21的端部设有用于固定该朝地探头23的活动夹子27。结构简单，方便朝天探头24、朝地探头23的固定，且用于固定朝天探头24的下行光纤支架22可相对于壳体转动，在测量时，先将该下行光纤支架22拨至与上行光纤支架21平行，然后控制装置通过该下行光纤支架22的朝天探头24测量下行辐射，测量完毕后将该下行光纤支架22朝远离上先光纤支架的一侧拨90度，紧接着控制装置通过该上行光纤支架21的朝地探头23测量上行辐射，这样可减少该下行光纤支架22对测量目标周围光线的影响，测量数据更准确。

在该第一支架杆和该第二支架杆上分别设有用于调整朝天探头24、朝地探头23与被测物间距的距离控制杆26。在测量时，设定好朝天探头24、朝地探头23与被测物之间的间距大小，然后设置好距离控制杆26，即可保证所有测量都在相同距离内完成，操作简单，测量更准确。

在该空腔7的顶部设有可视窗口5；该控制模块6、供电模块8和光谱仪模块9由上至下依次排列；在该控制模块6上设有显示屏幕16，该显示屏幕16对准该可视窗口5。方便观察，操作更便捷。

该装置还包括设于该壳体外的控制手柄14，在该控制手柄14上设有用于控制该控制模块6工作状态的控制器模块15，该控制器模块15与该控制模块6通信连接。通过该控制器模块15即可控制壳体内的控制模块6进行相应的操作，使得水下控制光谱测量简单易行。

在该壳体上设有用于提供浮力的浮力调整模块13；在该壳体上设有用于调整朝天探头24和朝地探头23水平的水平气泡17。在壳体上设置浮力调整模块13，更方便装置在水下的放置；水平气泡17的设置，方便操作人员快速调整测量姿态，使其处于水平，使朝天探头24和朝地探头23垂直于目标地物表面。

该壳体包括外壳1以及可翻转打开于该外壳1的仓盖2；该外壳1与该仓盖2密封连接，本实施例中，仓盖2与外壳1通过相匹配的锁扣3与卡扣4实现扣合，锁扣3设置在仓盖2上，卡扣4固设在外壳1外。结构简单，方便装置的组装及检测。

在该壳体外表面设有用于保护控制模块6、供电模块8和光谱仪模块9的防撞层12。结构简单稳固。

在该光谱仪模块9的底部上设有若干个散热风扇10；在该仓盖2上对应散热风扇10的位置留有散热部11，在该散热部11上不设置防撞层12。本实施例中，该仓盖2为不锈钢盖，不锈钢盖与水接触后可降低空腔7内的温度，散热部11及散热风扇10的设置使得本装置的散热效果好。

该外置光纤25与该内置光纤20通过以下结构射频连接：在该壳体内设置有内接光纤固定接头19，在该壳体外设置有外接光纤固定接头18，该内接光纤固定接头19与该外接光纤固定接头18相对设置，且位于该内接光纤固定接头19与该外接光纤固定接头18之间的壳体为有机玻璃防水壳。结构简单，由于该外置光纤25与该内置光纤20之间通过有机玻璃防水壳对接，应用时，通过测试有机玻璃防水壳的光衰减，在仪器校正时增加衰减掉的部分，即可达到不失真的目的。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种便携式水下光谱测量装置，包括壳体，其特征在于：所述壳体内形成有密封式设计的空腔；在所述空腔内设有控制模块、供电模块和光谱仪模块，所述控制模块、所述光谱仪模块均与所述供电模块电连接；在所述光谱仪模块上通信连接有若干条内置光纤；在所述壳体上设有用于采集下行光数据的朝天探头和用于采集上行光数据的朝地探头，所述朝天探头和所述朝地探头共面；在所述朝天探头与所述朝地探头上均通信连接有外置光纤；所述内置光纤与所述外置光纤一一对应射频连接；在所述壳体上设有与壳体固定连接的上行光纤支架和可相对壳体转动的下行光纤支架；所述上行光纤支架和所述下行光纤支架位于同一平面，且所述下行光纤支架的转动轴线垂直于所述平面；在所述下行光纤支架的端部设有用于固定所述朝天探头的活动夹子；在所述上行光纤支架的端部设有用于固定所述朝地探头的活动夹子；在测量时，先将该下行光纤支架拨至与上行光纤支架平行，然后控制装置通过该下行光纤支架的朝天探头测量下行辐射，测量完毕后将该下行光纤支架朝远离上行光纤支架的一侧拨90度，紧接着控制装置通过该上行光纤支架的朝地探头测量上行辐射；在所述壳体上设有用于提供浮力的浮力调整模块；在所述壳体上设有用于调整朝天探头和朝地探头水平的水平气泡；所述壳体包括外壳以及可翻转打开于所述外壳的仓盖；所述外壳与所述仓盖密封连接；在所述壳体外表面设有用于保护控制模块、供电模块和光谱仪模块的防撞层；在所述光谱仪模块的底部上设有若干个散热风扇；在所述仓盖上对应散热风扇的位置留有散热部，在该散热部上不设置防撞层；所述外置光纤和所述内置光纤不穿设过壳体进行连接，所述外置光纤与所述内置光纤通过以下结构射频连接：在所述壳体内设置有内接光纤固定接头，在所述壳体外设置有外接光纤固定接头，该内接光纤固定接头与该外接光纤固定接头相对设置，且位于该内接光纤固定接头与该外接光纤固定接头之间的壳体为有机玻璃防水壳。

2.根据权利要求1所述的便携式水下光谱测量装置，其特征在于：在所述空腔的顶部设有可视窗口；所述控制模块、供电模块和光谱仪模块由上至下依次排列；在所述控制模块上设有显示屏幕，所述显示屏幕对准所述可视窗口。

3.根据权利要求1所述的便携式水下光谱测量装置，其特征在于：还包括设于所述壳体外的控制手柄，在该控制手柄上设有用于控制所述控制模块工作状态的控制器模块，所述控制器模块与所述控制模块通信连接。

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