CN105928905A - 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置 - Google Patents

颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105928905A
CN105928905A CN201610421710.0A CN201610421710A CN105928905A CN 105928905 A CN105928905 A CN 105928905A CN 201610421710 A CN201610421710 A CN 201610421710A CN 105928905 A CN105928905 A CN 105928905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particulate matter
backscattering coefficient
fixing device
polarization
polarization sensitivity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610421710.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105928905B (zh
Inventor
刘佳
何贤强
柳稼航
白雁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Second Institute of Oceanography SOA
Original Assignee
XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Second Institute of Oceanography SOA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS, Second Institute of Oceanography SOA filed Critical XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority to CN201610421710.0A priority Critical patent/CN105928905B/zh
Publication of CN105928905A publication Critical patent/CN105928905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105928905B publication Critical patent/CN105928905B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
    • G01N2021/0112—Apparatus in one mechanical, optical or electronic block
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704—Angular selective
    • G01N2021/4709—Backscatter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/127—Calibration; base line adjustment; drift compensation
    • G01N2201/12746—Calibration values determination

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，该测量装置包括固定框架、后向散射仪、偏振组件，该固定框架上设有偶数个光孔；光孔包括出射光孔和散射光孔，出射光孔与散射光孔之间一一对应；偏振组件安装于出射光孔处，且光能够垂直通过偏振组件穿过光孔入射到悬浮颗粒物水体中，经过颗粒物散射之后通过散射光孔返回颗粒物后向散射仪。通过该固定装置，将线偏振组件固定于颗粒物后向散射仪垂直光路中上，检测水箱内悬浮泥沙水体的后向散射系数。通过本发明提供的装置，能够探究光源偏振对颗粒物后向散射系数测量精度的影响，能够更精确的检测悬浮颗粒物水体的后向散射系数，实现水质及近岸海洋光学研究的目的。

Description

颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置
技术领域
本发明属于海洋光学测量技术领域，特别涉及了一种颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置。
背景技术
水体组份后向散射系数是海洋水色决定因子之一，也是海洋水色卫星遥感反演的基础参数。后向散射系数是水体的固有光学参量，只与水体组份有关，不随光照条件变化。自然水体后向散射系数已成为海洋光学重要的研究内容，也是针对不同自然水体建立高精度水色反演模型的基础。同时，水体后向散射系数在估算初级生产力、监测和识别有害藻种、研究海洋生物群落结构、水质评价、以及建立高精度的辐射传输模型等方面具有重要的作用。
测量后向散射系数主要有以下几种：
1、利用分光光度计基于FTF/T-R方法的操作原理并结合算法获得水体悬浮颗粒物后向散射系数的方法，但该方法使悬浮颗粒物光场分布规律发生改变，尽管算法做了修正，实验操作方法会对结果产生实验误差；
2、结合水体生物光学特性利用辐射传输模型模拟，不同海区生物光学特性、半分析算法不同，经验算法难以适合所有海区；
3、基于米氏散射理论计算散射系数，利用后向散射概率计算颗粒物后向散射系数，但颗粒物粒径分布规律、尺寸以及折射指数对计算结果影响较大；
4、现场直接利用光学仪器(HydroScat-6P、BB9、VSF3)测量。
目前，现场利用HOBI Labs Hydroscat-6P后向散射测量仪器测量是精确快速获取水体后向散射系数的重要方法。但是，由于Hydroscat-6P光路中镜面的反射和折射作用，其出射光可能存在一定的偏振特性，进而可能对水体组份后向散射系数测量产生影响。然而目前对于后向散射仪HydroScat-6P的光源偏振性及其对水体后向散射系数测量的影响尚未有研究。
发明内容
为了研究海洋光学仪器光源偏振特性对颗粒物后向散射系数测量精度的影响，进而分析颗粒物后向散射系数对偏振光的敏感性，阐明可见光在自然水体辐射传输过程中偏振特性变化规律以及离水辐射偏振特性与水体组分颗粒物固有光学特性后向散射特性之间的内在关系，特此设计了一种颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置。利用该测量装置，能够系统地测量后向散射仪HYDROSCAT-6P出射光源的偏振性，分析其偏振光源对颗粒物后向散射系数测量精度的影响，进而分析颗粒物后向散射系数对偏振的敏感性，研究可见光在悬浮颗粒物水体辐射传输过程中偏振特性变化规律。
更具体的，本发明提供了一种用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置的固定装置，包括固定框架，框架上设有偶数个光孔；
光孔包括出射光孔和散射光孔，出射光孔与散射光孔之间一一对应；
偏振组件安装于出射光孔上，且光路垂直通过偏振组件。
作为优选的，固定框架包括上板件和下板件；
偏振组件夹设于上板件和下板件之间的凹槽内。
作为优选的，光孔设有用于固定偏振装置的卡合槽。
作为优选的，固定框架上设有12个光孔。
作为优选的，偏振组件为LPYISE050-A偏振片。
本发明还提供了一种颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，包括颗粒物后向散射仪、液体容器以及上述任意一项的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置的固定装置；
固定装置固定于颗粒物后向散射仪；出射光孔、散射光孔分别与颗粒物后向散射仪的发射孔、接收孔相对应；固定装置、颗粒物后向散射仪设于液体容器上，且出射光孔、散射光孔垂直朝液体容器中的液体。
作为优选的，固定装置与颗粒物后向散射仪之间通过固定件紧密固定。
作为优选的，固定件为螺丝。
作为优选的，颗粒物后向散射仪为Hydroscat-6P。
本发明提供的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置的固定装置，使得该固定装置能够简易地安装在后向散射仪上，同时，在本申请中，偏振片也能够简易地安装在该固定装置上，使得在个别部件损坏时，可以单独进行替换。
利用本发明提供的颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，能够在实验室内利用颗粒物后向散射仪Hydroscat-6P原位测量颗粒物后向散射系数的基础上，改变并测量Hydroscat-6P出射光源的偏振特性，进而配比不同浓度的悬浮泥沙溶液，完成不同偏振方向的光源对颗粒物后向散射仪Hydroscat-6P测量颗粒物后向散射系数的影响，进而分析颗粒物后向散射系数对偏振的敏感性。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
1、结构简单，制作容易，使用方便。本发明使用有机玻璃制作的线偏振器固定装置，在颗粒物后向散射仪Hydroscat-6P出瞳口处垂直光路中加入线偏振片LPYISE050-A，改变其出射光源的偏振特性，分析偏振光源对水体组分吸收系数测量精度的影响。
2、使用寿命长，便于维护。本发明线偏振器固定装置的部件是使用无机玻璃制成，可反复使用。同时任何部件损坏，只需更换换件即可，降低成本。
3、颗粒物后向散射仪Hydroscat-6P噪音低，可以抑制背景散射光对颗粒物后向散射系数测量的影响，通过测量后向散射角140°处颗粒物后向散射光进而计算颗粒物后向散射系数，仪器性能稳定。
附图说明
图1为本发明中第一种实施方式的结构俯视图。
图2为本发明中第二种实施方式的结构侧视图。
图3为本发明中检测原理示意图。
具体实施方式
实施方式一
本发明的第一种实施方式提供了一种用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量的固定装置，如图1所示，包括框架1，框架1上设有偶数个光孔2；光孔2包括出射光孔22和散射光孔21，出射光孔22与散射光孔21之间一一对应；偏振组件安装于出射光孔22上，且光能够垂直通过偏振组件穿过光孔2。
在本实施方式中，框架1可以是一个包括上板件11和下板件12的框架1，偏振组件夹设于上板件和下板件之间的凹槽内；也可以直接在光孔2上设置用于固定偏振装置的卡合槽，使偏振组件能够更简易地安装在框架1上。
在本实施方式中，框架1上设有12个光孔2，其中包括了6个出射光孔22和6个散射光孔21，每一个出射光孔22和一个散射光孔21相对应。相应的对应位置如图1中的箭头以及对应光孔2的标号所示。偏振组件选用偏振片，使得整个固定装置的体积做的比较小。
实施方式二
本发明的第二种实施方式提供了一种颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，如图2所示，包括颗粒物后向散射仪3、液体容器4以及上述任意一项的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置的固定装置；固定装置固定于颗粒物后向散射仪3；出射光孔22、散射光孔21分别与颗粒物后向散射仪3的发射孔、接收孔相对应；固定装置、颗粒物后向散射仪3设于液体容器4上，且出射光孔22、散射光孔21垂直朝液体容器4中的液体。
在本实施方式中，固定装置与颗粒物后向散射仪3之间通过固定件紧密固定，该固定件可以是螺丝，也可以是卡扣等装置，只要确保将固定装置固定在颗粒物后向散射仪3上时不会脱落即可。液体容器采用的是40cm×40cm×40cm的水箱。
在本实施方式中，颗粒物后向散射仪3为Hydroscat-6P。Hydroscat-6P共有6个独立波段，中心波长分别为420nm、442nm、470nm、510nm、590nm、670nm。6个独立波段都具有如图3所示光路图，分别测量6个波段后向140°散射角处的后向散射光，然后计算颗粒物的后向散射系数。具体的，该装置检测的是两个阴影面积重合部位处悬浮颗粒物的后向散射光。本颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置在颗粒物后向散射仪3HYDROSCAT-6P原有光路中垂直加入线偏振片LPYISE050-A，改变其出射光源的线偏振状态。在检测之前，首先利用地物光谱仪ASD在光学暗房中测量颗粒物后向散射仪3HYDROSCAT-6P出射光源的偏振光谱，进而改变线偏振片LPYISE050-A偏振角度测量不同浓度的颗粒物后向散射系数。具体的，改变悬浮颗粒物的浓度及线偏振片LPYISE050-A偏振角度 完成不同波段的颗粒物后向散射系数的测量，对比分析不同偏振角度下颗粒物后向散射系数测量结果，研究颗粒物后向散射系数对光源偏振的敏感性，阐明可见光在悬浮泥沙水体辐射传输过程中离水辐射偏振特性变化规律及与水体组分之间的相互作用关系。
上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，本领域的普通技术人员可以理解，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量的固定装置，其特征在于，包括固定框架，所述框架上设有偶数个光孔；
所述光孔包括出射光孔和散射光孔，所述出射光孔与所述散射光孔之间一一对应；
偏振组件安装于所述出射光孔上，且光路垂直通过所述偏振组件。
2.根据权利要求1所述的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量的固定装置，其特征在于，所述框架包括上板件和下板件；
所述偏振组件夹设于所述上板件和下板件之间的凹槽内。
3.根据权利要求1所述的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量的固定装置，其特征在于，所述光孔设有用于固定所述偏振装置的卡合槽。
4.根据权利要求1所述的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量的固定装置，其特征在于，所述框架上设有12个光孔。
5.根据权利要求1所述的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量的固定装置，其特征在于，所述偏振组件为偏振片。
6.一种颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，其特征在于，包括颗粒物后向散射仪、液体容器以及权利要求1至5中任意一项所述的用于颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量的固定装置；
所述固定装置固定于所述颗粒物后向散射仪；所述出射光孔、散射光孔分别与所述颗粒物后向散射仪的发射孔、接收孔相对应；所述固定装置、颗粒物后向散射仪设于所述液体容器上，且所述出射光孔、散射光孔垂直朝所述液体容器中的悬浮泥沙溶液。
7.根据权利要求6所述的颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，其特征在于，所述固定装置与所述颗粒物后向散射仪之间通过固定件紧密固定。
8.根据权利要求7所述的颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，其特征在于，所述固定件为螺丝。
9.根据权利要求6所述的颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置，其特征在于，所述颗粒物后向散射仪为Hydroscat-6P。
CN201610421710.0A 2016-06-14 2016-06-14 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置 Active CN105928905B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610421710.0A CN105928905B (zh) 2016-06-14 2016-06-14 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610421710.0A CN105928905B (zh) 2016-06-14 2016-06-14 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105928905A true CN105928905A (zh) 2016-09-07
CN105928905B CN105928905B (zh) 2018-11-09

Family

ID=56830398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610421710.0A Active CN105928905B (zh) 2016-06-14 2016-06-14 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105928905B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108152800A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 内蒙古工业大学 一种适用于包含多杂质的河冰的河冰rcs的确定方法
CN110501267A (zh) * 2019-08-09 2019-11-26 中国科学院南京地理与湖泊研究所 T-mode测量的颗粒物吸收系数的校正方法
CN111366558A (zh) * 2020-03-02 2020-07-03 清华大学深圳国际研究生院 一种多波长偏振散射测量装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020016068A1 (en) * 2000-08-07 2002-02-07 Hiroyuki Nakano Method and its apparatus for detecting floating particles in a plasma processing chamber and an apparatus for processing a semiconductor device
CN2583666Y (zh) * 2002-11-20 2003-10-29 上海理工大学 一种基于动态光散射信号分形的颗粒测量装置
JP2009162712A (ja) * 2008-01-10 2009-07-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 浮遊粒子状物質測定装置
CN104718444A (zh) * 2012-10-15 2015-06-17 索尼公司 微粒测量装置
CN206020267U (zh) * 2016-06-14 2017-03-15 国家海洋局第二海洋研究所 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置及其固定装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020016068A1 (en) * 2000-08-07 2002-02-07 Hiroyuki Nakano Method and its apparatus for detecting floating particles in a plasma processing chamber and an apparatus for processing a semiconductor device
CN2583666Y (zh) * 2002-11-20 2003-10-29 上海理工大学 一种基于动态光散射信号分形的颗粒测量装置
JP2009162712A (ja) * 2008-01-10 2009-07-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 浮遊粒子状物質測定装置
CN104718444A (zh) * 2012-10-15 2015-06-17 索尼公司 微粒测量装置
CN206020267U (zh) * 2016-06-14 2017-03-15 国家海洋局第二海洋研究所 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置及其固定装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘佳等: "光源偏振对水体颗粒后向散射系数测量的影响", 《光谱学与光谱分析》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108152800A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 内蒙古工业大学 一种适用于包含多杂质的河冰的河冰rcs的确定方法
CN110501267A (zh) * 2019-08-09 2019-11-26 中国科学院南京地理与湖泊研究所 T-mode测量的颗粒物吸收系数的校正方法
CN110501267B (zh) * 2019-08-09 2020-07-07 中国科学院南京地理与湖泊研究所 T-mode测量的颗粒物吸收系数的校正方法
CN111366558A (zh) * 2020-03-02 2020-07-03 清华大学深圳国际研究生院 一种多波长偏振散射测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105928905B (zh) 2018-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102692393B (zh) 一种基于石墨烯偏振效应的折射率实时测定方法和装置
CN103149158B (zh) 一种双棱镜水质监测光纤传感系统
MX344918B (es) Sistema de análisis bioluminiscente y de recolección de muestras.
CN103499391A (zh) 光谱测量系统
RU2012145430A (ru) Способ и устройство для оптического измерения распределения размеров и концентраций дисперсных частиц в жидкостях и газах с использованием одноэлементных и матричных фотоприемников лазерного излучения
CN103499393B (zh) 光谱的测量方法
CN104792672A (zh) Pm2.5质量浓度的高度分布探测装置及其探测方法
CN105928905A (zh) 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置
KR20190031253A (ko) 광 시트 기반 나노 입자 추적 및 계수 장치에 대해 조사된 볼륨을 칼리브레이팅하는 방법
RU2351912C1 (ru) Способ измерения размеров частиц в жидкости и устройство для его осуществления
CN107101948A (zh) 一种基于偏振吸收特性的海面溢油检测方法
Gladish et al. Liquid crystal-based Mueller matrix spectral imaging polarimetry for parameterizing mineral structural organization
CN209027957U (zh) 双波长多角度透射式空气颗粒测量装置
CN103424363A (zh) 非旋转式旋光溶液测量仪及采用该测量仪测量旋光溶液旋光率的方法
WO2013160877A1 (pt) Sensor e metodo para medida de turvacão
Arko et al. Cross-differential dynamic microscopy
CN105352915A (zh) 一种折射率二维分布的动态测量方法
CN206020267U (zh) 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置及其固定装置
CN107153049B (zh) 一种抑制杂散光的物质折射率测量装置
CN109115682A (zh) 一种兼顾液体及固体成份探测的光谱仪及其探测方法
CN203259473U (zh) 一种折射率测量装置
CN104330387B (zh) 液面油污测量系统
Räty et al. Inverse Abbe-method for observing small refractive index changes in liquids
CN105738298B (zh) 一种基于色坐标值的水溶液浊度测量方法及装置
RU2562270C2 (ru) Способ измерения показателя преломления и дисперсии и устройство для его реализации

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant