CN116008204A - 海水原位光学测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种海水原位光学测量装置，该海水原位光学测量装置包括壳体、光源机构和光学检测机构，壳体的外表面开设有凹槽以形成光学流通池，凹槽的两个相对的槽壁上分别开设有第一通孔和第二通孔；光源机构包括光源和透明的第一玻璃，第一玻璃覆盖在第一通孔处，光源设置在壳体内并位于第一玻璃远离凹槽的一侧；光学检测机构包括光谱仪和透明的第二玻璃，第二玻璃覆盖在第二通孔处，光谱仪设置在壳体内并位于第二玻璃远离凹槽的一侧。本申请的海水原位光学测量装置基于光谱吸收法测量原理，测量简单快速，无需化学试剂，可长期原位置于现场海水中进行长期、连续在线监测，实现对海水生物化学要素定性或定量分析节约了人力物力，提高了测量效率。

Description

海水原位光学测量装置

技术领域

本申请属于海水测量技术领域，尤其涉及一种海水原位光学测量装置。

背景技术

在现有技术中，对海水生物化学要素的测量，针对不同的测量对象有多种测量方法，例如：分光光度法、实验荧光法、溴化滴定法、荧光分光法、重量法、实验室化学浓缩吸附法等等，但是这些测量方法大都需要在实验室内人工完成，操作繁琐、测量周期长，耗费大量的人力、物力资源。

目前现有的自动测量设备大部分都是基于分光光度法、荧光分光光度法等实验室分析方法，通过优化反应流程，将化学反应过程在仪器装置上进行实现。这些测量装置无法摆脱化学试剂参与，需要定期更换化学试剂，结构复杂，不能实现长期、连续原位在线监测。

因此，亟需提供一种能在现场对海水生物化学要素进行长期、连续、实时测量的海水原位测量装置。

发明内容

本申请提供一种海水原位光学测量装置，以解决现有技术不能在现场对海水生物化学要素进行长期、连续、实时测量的问题。该装置基于被测物质在特定波长的吸收特性，建立被测物质浓度与吸光值的拟合关系，从而得到被测物质浓度，通过选择所需测量的光学波段，实现对海水中多种生物、化学要素的定性或定量分析。该装置最突出的特点是无需化学试剂参与，直接进行光学测量，测量实时、简便、快速、准确，同时避免了对海洋环境的二次污染，特别适用于海水现场长期、连续的在线监测。

本申请提供的海水原位光学测量装置包括壳体、光源机构和光学检测机构，所述壳体的外表面开设有凹槽以形成光学流通池，所述凹槽的两个相对的槽壁上分别开设有第一通孔和第二通孔；所述光源机构包括光源和透明的第一玻璃，所述第一玻璃覆盖在所述第一通孔处，所述光源设置在所述壳体内并位于所述第一玻璃远离所述凹槽的一侧；所述光学检测机构包括光谱仪和透明的第二玻璃，所述第二玻璃覆盖在所述第二通孔处，所述光谱仪设置在所述壳体内并位于所述第二玻璃远离所述凹槽的一侧。

可选的，所述光源机构还包括第一准直镜，所述第一准直镜位于所述光源与所述第一玻璃之间，所述第一准直镜用于将所述光源发出的光准直后射向所述光学检测机构；所述光学检测机构还包括第二准直镜，所述第二准直镜位于所述光谱仪与所述第二玻璃之间，所述第二准直镜用于将接受到的光准直后射向所述光谱仪。

可选的，所述光源机构还包括第一密封圈和第一密封件，所述第一密封圈设置在所述第一通孔内并位于所述第一玻璃靠近所述第一准直镜的一侧，所述第一密封件位于所述第一准直镜与所述第一密封圈之间；所述第一密封件具有供所述光源发出的光穿过的第一光通道，所述第一密封件的一端连接所述第一通孔的内表面并压紧所述第一密封圈，所述第一密封件的另一端连接所述第一准直镜的一端，所述第一准直镜的另一端连接所述光源。

可选的，所述第一光通道的外表面设有第一外螺纹，所述第一通孔的内表面设有第一内螺纹，所述第一内螺纹与所述第一外螺纹螺纹连接，所述第一密封件远离所述第一密封圈的一端与所述第一准直镜的一端螺纹连接，所述第一准直镜的另一端与所述光源螺纹连接。

可选的，所述光学检测机构还包括第二密封圈和第二密封件，所述第二密封圈设置在所述第二通孔内并位于所述第二玻璃靠近所述第二准直镜的一侧，所述第二密封件位于所述第二准直镜与所述第二密封圈之间；所述第二密封件具有供所述光源发出的光穿过的第二光通道，所述第二密封件的一端连接所述第二通孔的内表面并压紧所述第二密封圈，所述第二密封件的另一端连接所述第二准直镜的一端，所述第二准直镜的另一端连接所述光谱仪。

可选的，所述第二光通道的外表面设有第二外螺纹，所述第二通孔的内表面设有第二内螺纹，所述第二内螺纹与所述第二外螺纹螺纹连接，所述第二密封件远离所述第二密封圈的一端与所述第二准直镜的一端螺纹连接，所述第二准直镜的另一端与所述光谱仪螺纹连接。

可选的，所述海水原位光学测量装置还包括清洁机构，所述清洁机构包括驱动件和清洁刷，所述清洁刷设置在所述凹槽中，所述驱动件安装在所述壳体内；所述驱动件的输出端连接所述清洁刷，并能驱动所述清洁刷在第一位置和第二位置之间往复运动，所述清洁刷在所述第一位置和所述第二位置之间运动时刷洗所述第一玻璃和所述第二玻璃的外表面。

可选的，所述驱动件为舵机或步进电机，所述舵机或所述步进电机的转轴连接有刷架，所述清洁刷安装在所述刷架上，所述舵机或所述步进电机能驱动所述刷架转动，以带动所述清洁刷在所述第一位置和所述第二位置之间往复运动。

可选的，所述驱动件为电动推杆，所述电动推杆的推杆连接有刷架，所述清洁刷安装在所述刷架上，所述电动推杆能驱动所述刷架移动，以带动所述清洁刷在所述第一位置和所述第二位置之间往复运动。

可选的，所述刷架包括主体部和配合部，所述配合部与所述主体部可拆卸地连接，所述清洁刷夹持在所述主体部与所述配合部之间。

可选的，所述凹槽的槽壁上还开设有第三通孔，所述清洁机构还包括安装架和第三密封圈，所述安装架与所述第三通孔的内表面螺纹连接，所述第三密封圈设置在所述安装架与所述第三通孔的内表面之间，所述驱动件固定在所述安装架上。

可选的，所述驱动件和所述清洁刷的数量均为一个，所述清洁刷包括第一清洁面和第二清洁面，所述第二清洁面与所述第一清洁面相对设置，所述第一清洁面用于刷洗所述第一玻璃，所述第二清洁面用于刷洗所述第二玻璃。

可选的，所述壳体包括第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述第二壳体位于所述第一壳体与所述第三壳体之间，所述第一壳体和所述第三壳体分别与所述第二壳体可拆卸地密封连接；所述凹槽开设在所述第二壳体上，所述光谱仪和所述光源分别设置在所述第一壳体和所述第三壳体内。

可选的，所述光源发出的光波长范围和所述光谱仪的检测波长范围均为190nm~1100nm。

本申请至少具有以下有益技术效果：

本申请提供的海水原位光学测量装置，其光学流通池为完全开放式设计，光源机构的第一玻璃和光学检测机构的第二玻璃均直接接触现场海水，光学流通池区域水体流动性好，交换充分，藻类、悬浮沙等干扰光学测量的物质不易存留，在原位长期光学高频测量时更能快速准确地反映水体物质的变化趋势。

光学流通池内安装自动清洁刷，可定期和每次测量前同时对第一玻璃和第二玻璃窗口进行刷洗，保证原位测量池在各种水下环境的长期可靠使用，保证在线测量的准确性和重现性。

本海水原位光学测量装置的光源发出的光波长范围和光谱仪的检测波长范围均为190nm~1100nm，涉及紫外光谱、可见光谱、近红外光谱，通过选择所需测量的光学波段，可以分析海水中的多种生物化学要素，包括但不限于硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物、碘化物、溴化物、COD、CDOM等，成本低，测量效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。

图1为本申请实施例提供的海水原位光学测量装置的结构示意图。

图2为图1所示的海水原位光学测量装置沿纵向的剖面示意图。

图3为图2所示海水原位光学测量装置的局部A的放大结构示意图。

图4为图1所示的海水原位光学测量装置的分解结构示意图。

图5为图1所示的海水原位光学测量装置的局部结构示意图。

图6为图5所示的海水原位光学测量装置的主视图。

图7为图6所示的海水原位光学测量装置的俯视图。

图8为图7所示海水原位光学测量装置中的清洁刷转动时的示意图。

图9为图5所示海水原位光学测量装置中的清洁刷和刷架的结构示意图。

图10为图9所示的清洁刷和刷架的另一视角的结构示意图。

图11为图9所示的清洁刷和刷架的主视图。

图12为图11所示的清洁刷和刷架的俯视图。

图13为本申请实施例提供的海水原位光学测量装置置于海水中时的示意图。

附图标号说明：

1、海水原位光学测量装置；10、壳体；11、凹槽；12、第二通孔；13、第三通孔；14、第一壳体；15、第二壳体；16、第三壳体；17、第五密封圈；21、光源；22、第一玻璃；23、第一准直镜；24、第一密封圈；25、第一密封件；31、光谱仪；32、第二玻璃；33、第二准直镜；34、第二密封圈；35、第二密封件；41、驱动件；42、清洁刷；421、第一清洁面；422、第二清洁面；43、刷架；431、主体部；432、配合部；44、安装架；45、第三密封圈；46、电刷轴；47、联轴器；48、第四密封圈；51、螺栓；52、螺母。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种海水原位光学测量装置1，该海水原位光学测量装置1基于光谱吸收法测量原理，体积小，功耗低，测量简单快速，无需化学试剂，可原位长期置于现场海水中进行长期、连续在线监测，用于测量海洋生物化学要素（例如硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物、碘化物、溴化物、COD（化学需氧量）、CDOM（有色可溶性有机物）等）的吸收光特征，以对该物质进行定性或定量分析，在海水水质监测及海水环境保护中具有十分重要的意义。

如图1-图12所示，本申请实施例提供的海水原位光学测量装置1包括壳体10、光源机构和光学检测机构，壳体10的外表面开设有凹槽11以形成光学流通池，凹槽11的两个相对的槽壁上分别开设有第一通孔和第二通孔12；光源机构包括光源21和透明的第一玻璃22，第一玻璃22覆盖在第一通孔处，光源21设置在壳体10内并位于第一玻璃22远离凹槽11的一侧；光学检测机构包括光谱仪31和透明的第二玻璃32，第二玻璃32覆盖在第二通孔12处，光谱仪31设置在壳体10内并位于第二玻璃32远离凹槽11的一侧，也就是说，光源机构和光学检测机构分别设置在光学流通池的两相对侧。

本申请实施例提供的海水原位光学测量装置1，在壳体10的外表面开设凹槽11以形成供现场海水进入的光学流通池，开放式结构的光学流通池区域水体流动性好、交换充分，且光源机构的第一玻璃22和光学检测机构的第二玻璃32均直接接触现场海水，光源21与光谱仪31配合可对进入光学流通池的现场海水进行光学测量，从而实现在现场对海水生物化学要素进行长期、实时、连续的测量，有效地节约了人力，提高了测量效率。

可以理解的是，凹槽11所形成的光学流通池为完全开放式结构（如图1-图4所示），光源机构的第一玻璃22和光学检测机构的第二玻璃32均直接接触现场海水，开放式的光学流通池内的水体流动性好、交换充分，藻类、悬浮沙等干扰光学测量的物质不易存留，避免阻挡光路而影响测量结果，因此本海水原位光学测量装置1在原位长期光学高频快速测量时能快速准确地反映水体物质的变化趋势。

具体的，第一通孔和第二通孔12同轴设置，第一通孔和第二通孔12加工时是在数控机床上采用一次加工成型方法形成的，保证了第一通孔和第二通孔12的同轴度，第一通孔和第二通孔12内分别安装有第一玻璃22和第二玻璃32，使得第一玻璃22和第二玻璃32对称设置，通过严格把控装配精度，从而保证使用精度及测量准确性。可选的，光源21发出的光波长范围和光谱仪31的检测波长范围均为190nm~1100nm，涉及紫外光谱、可见光谱、近红外光谱，可以分析海水中的多种生物化学要素，包括但不限于硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物、碘化物、溴化物、COD、CDOM等。

如图2和图4所示，光源机构还包括第一准直镜23，第一准直镜23位于光源21与第一玻璃22之间，第一准直镜23用于将光源21发出的光准直后射向光学检测机构，以保证光源21的光路准直；光学检测机构还包括第二准直镜33，第二准直镜33位于光谱仪31与第二玻璃32之间，第二准直镜33用于将接受到的光准直后射向光谱仪31，以保证光谱仪31接收的光准直。可以理解的是，第一准直镜23可以将光源21散射的光聚集成线性直线传播光束，让光束的光斑覆盖第二准直镜33全域，降低了散射光噪声对检测的干扰；第二准直镜33可以将光束再聚集，让光束焦点集中聚焦在光谱仪31的信号传感器上以接收更多较强线性光信号，削弱散射光信号的信息，降低了噪声干扰，提高检测质量和检测精度。换句话说，通过校正光源21和光谱仪31准直，从而保证海水原位光学测量装置1的测量精度及准确性。

可选的，如图2和图4所示，光源机构还包括第一密封圈24和第一密封件25，第一密封圈24设置在第一通孔内并位于第一玻璃22靠近第一准直镜23的一侧，第一密封件25位于第一准直镜23与第一密封圈24之间；第一密封件25具有供光源21发出的光穿过的第一光通道，第一密封件25的一端连接第一通孔的内表面并压紧第一密封圈24，第一密封件25的另一端连接第一准直镜23的一端，第一准直镜23的另一端连接光源21。也就是说，沿第一通孔远离第二通孔12的方向依次安装第一玻璃22、第一密封件25、第一准直镜23和光源21。可以理解的是，通过设置第一密封圈24进行密封，可以防止海水进入壳体10内。

其中，第一密封件25的第一光通道的外表面设有第一外螺纹，第一通孔的内表面设有第一内螺纹，第一内螺纹与第一外螺纹螺纹连接，且第一密封件25压紧第一密封圈24；第一密封件25远离第一密封圈24的一端与第一准直镜23的一端螺纹连接，第一准直镜23的另一端与光源21螺纹连接。

具体的，光源机构各部件的具体安装方式如下：先将第一玻璃22装入第一通孔中，再在第一玻璃22后面装入第一密封圈24；接着将第一密封件25拧入第一通孔中，以使第一密封件25的第一外螺纹与第一通孔的第一内螺纹螺纹连接，拧到第一密封件25压紧第一密封圈24即可；然后将第一准直镜23拧入第一密封件25的第一光通道中，使第一准直镜23一端的外螺纹与第一光通道的内螺纹螺纹连接，拧到第一准直镜23的轴肩位置即可；最后将光源21的锁母拧在第一准直镜23另一端的外螺纹上即可。

可选的，如图2和图4所示，光学检测机构还包括第二密封圈34和第二密封件35，第二密封圈34设置在第二通孔12内并位于第二玻璃32靠近第二准直镜33的一侧，第二密封件35位于第二准直镜33与第二密封圈34之间；第二密封件35具有供光源21发出的光穿过的第二光通道，第二密封件35的一端连接第二通孔12的内表面并压紧第二密封圈34，第二密封件35的另一端连接第二准直镜33的一端，第二准直镜33的另一端连接光谱仪31。也就是说，沿第二通孔12远离第一通孔的方向依次安装第二玻璃32、第二密封件35、第二准直镜33和光谱仪31。可以理解的是，通过设置第二密封圈34进行密封，可以防止海水进入壳体10内。

其中，第二密封件35的第二光通道的外表面设有第二外螺纹，第二通孔12的内表面设有第二内螺纹，第二内螺纹与第二外螺纹螺纹连接，且第二密封件35压紧第二密封圈34；第二密封件35远离第二密封圈34的一端与第二准直镜33的一端螺纹连接，第二准直镜33的另一端与光谱仪31螺纹连接。

具体的，光学检测机构各部件的具体安装方式如下：先将第二玻璃32装入第二通孔12中，再在第二玻璃32后面装入第二密封圈34；接着将第二密封件35拧入第二通孔12中，以使第二密封件35的第二外螺纹与第二通孔12的第二内螺纹螺纹连接，拧到第二密封件35压紧第二密封圈34即可；然后将第二准直镜33拧入第二密封件35的第二光通道中，使第二准直镜33一端的外螺纹与第二光通道的内螺纹螺纹连接，拧到第二准直镜33的轴肩位置即可；最后将光谱仪31的锁母拧在第二准直镜33另一端的外螺纹上即可。

可以理解的是，在对海水原位光学测量装置1进行装配时，可以先将光源机构的各个部件安装好，接着将光学检测机构的各个部件安装好，然后检查各个部件装配是否完整无误，观测光源21的光斑是否覆盖第二准直镜33全域，如有偏差则轻微旋转第一密封件25和/或第二密封件35进行调整即可。

由于长期置于海水中测量时，水体中悬浮颗粒和微生物会附着在第一玻璃22和第二玻璃32上，影响光学测量，进而降低测量准确度，使海水原位光学测量装置1无法长期可靠运行。为了解决这个问题，海水原位光学测量装置1还包括清洁机构，如图1-图12所示，清洁机构包括驱动件41和清洁刷42，清洁刷42设置在凹槽11中，驱动件41安装在壳体10内；驱动件41的输出端连接清洁刷42，并能驱动清洁刷42在第一位置和第二位置之间往复运动，清洁刷42在上述第一位置和上述第二位置之间运动时刷洗第一玻璃22和第二玻璃32的外表面。其中，第一玻璃22的外表面是指第一玻璃22朝向光学流通池（即凹槽11）的一面，第二玻璃32的外表面是指第二玻璃32朝向光学流通池（即凹槽11）的一面。

清洁刷42可以采用硅橡胶、橡胶、硅胶或者其它能清洁玻璃但又不损伤玻璃的材质制成，例如清洁刷42可以为硅橡胶片、橡胶片或硅胶片。通过清洁机构可以定期和每次测量前对第一窗口和第二窗口进行刷洗，例如可以设置定时刷洗和测量前刷洗功能，以防止水体中的悬浮颗粒及微生物附着在第一玻璃22和第二玻璃32上，从而保证海水原位光学测量装置1在各种水下环境的长期可靠使用，进而保证测量的准确度和测量重现性。

具体的，如图4所示，凹槽11的槽壁上还开设有第三通孔13，清洁机构还包括安装架44和第三密封圈45，安装架44与第三通孔13的内表面螺纹连接，第三密封圈45设置在安装架44与第三通孔13的内表面之间，驱动件41固定在安装架44上，驱动件41的输出端穿出第三通孔13与清洁刷42连接。其中，在安装架44与第三通孔13的内表面之间设置第三密封圈45可以实现密封，从而有效地阻挡海水进入壳体10内。

可选的，驱动件41可以为舵机或步进电机，舵机的转轴或步进电机的转轴连接有刷架43，清洁刷42安装在刷架43上，舵机或步进电机能驱动刷架43转动，以带动清洁刷42在上述第一位置和上述第二位置之间往复运动（转动），清洁刷42在上述第一位置和上述第二位置之间运动时刷洗第一玻璃22和第二玻璃32的外表面。例如图8所示，图8中展示的两个清洁刷42实际是同一个清洁刷42分别在上述第一位置和上述第二位置时的示意图，α为舵机或步进电机的往复转动角度，α具体可根据实际情况进行设置，只要能实现清洁刷42对第一玻璃22和第二玻璃32的刷洗即可。

以驱动件41为舵机时为例，舵机的往复转动角度α为120°，结合图4所示，舵机采用三个螺钉固定在安装架44上，安装架44螺纹连接在凹槽11的槽壁上开设的第三通孔13中，且安装架44与第三通孔13的内表面之间设有第三密封圈45进行密封，以防止海水进入壳体10内；舵机的转轴与电刷轴46的一端通过联轴器47连接，电刷轴46穿设在安装架44中且电刷轴46与安装架44之间设有第四密封圈48进行密封，电刷轴46的另一端穿出第三通孔13并连接刷架43，清洁刷42安装在刷架43上；在舵机的驱动下，电刷轴46绕舵机转轴的中心轴线往复转动120°，以带动清洁刷42在上述第一位置和上述第二位置之间转动，清洁刷42转动的过程中对第一玻璃22的外表面和第二玻璃32的外表面进行刷洗。其中，舵机的往复转动角度α不限于为120°，还可以设置为其它角度，例如150°、180°等，只要能实现清洁刷42对第一玻璃22和第二玻璃32的刷洗即可。

当驱动件41为步进电机时，步进电机与清洁刷42的连接结构以及驱动方式与舵机基本相同，在此不再赘述。

或者，驱动件41也可以为电动推杆，电动推杆的推杆连接有刷架43，清洁刷42安装在刷架43上，电动推杆能驱动刷架43移动，以带动清洁刷42在上述第一位置和上述第二位置之间往复运动。具体的，电动推杆的推杆伸缩时将带动刷架43往复移动，刷架43往复移动时将带动清洁刷42在上述第一位置和上述第二位置之间往复运动（移动），以对第一玻璃22的外表面和第二玻璃32的外表面进行刷洗。具体的，凹槽11的槽壁上还开设有第三通孔13，电动推杆的推杆末端穿出第三通孔13并连接刷架43，推杆与第三通孔13之间设置有密封圈进行密封，以防止海水进入壳体10内。

可选的，驱动件41和清洁刷42的数量均可以为一个或两个，可以是一个驱动件41同时驱动两个清洁刷42，两个清洁刷42分别刷洗第一玻璃22和第二玻璃32；或者是两个驱动件41一一对应地驱动两个清洁刷42，两个清洁刷42分别刷洗第一玻璃22和第二玻璃32；还可以是一个驱动件41驱动一个清洁刷42，由同一个清洁刷42对第一玻璃22和第二玻璃32同时进行刷洗。

示例性，如图2-图4所示，驱动件41和清洁刷42的数量均为一个，如图9-图12所示，清洁刷42为双面清洁刷，双面清洁刷包括第一清洁面421和第二清洁面422，第二清洁面422与第一清洁面421相对设置，其中第一清洁面421用于刷洗第一玻璃22，第二清洁面422用于刷洗第二玻璃32。通过设置一个驱动件41驱动一个清洁刷42（即双面清洁刷）对第一玻璃22和第二玻璃32同时进行刷洗，可以减少驱动件41的数量，降低设备成本。

在本申请的一些实施例中，如图9-图12所示，刷架43包括主体部431和配合部432，配合部432与主体部431可拆卸地连接，清洁刷42夹持在主体部431与配合部432之间，从而实现将清洁刷42可拆卸地安装在刷架43上，方便于清洁刷42的维修和更换。

可选的，可以在配合部432、主体部431和清洁刷42上均开设连接通孔，将螺栓51依次穿过配合部432、清洁刷42和主体部431的连接通孔后与螺母52螺纹连接；或者，在配合部432和清洁刷42上均开设连接通孔，在主体部431上开设螺纹孔，将螺钉依次穿过配合部432和清洁刷42的连接通孔后与主体部431的螺纹孔螺纹连接；又或者，将配合部432与主体部431通过卡扣结构连接。以上这三种方式均能实现配合部432与主体部431的可拆卸连接，进而实现将清洁刷42可拆卸地安装在刷架43上。

在本申请的一些实施例中，如图1-图8所示，壳体10包括第一壳体14、第二壳体15和第三壳体16，第二壳体15位于第一壳体14与第三壳体16之间，第一壳体14和第三壳体16分别与第二壳体15可拆卸地密封连接；凹槽11开设在第二壳体15上，光谱仪31和光源21分别设置在第一壳体14和第三壳体16内。其中，清洁机构的驱动件41可以设置在第一壳体14内或者第三壳体16内，例如图2所示，驱动件41设置在第一壳体14内，从而可以充分利用壳体10内部的空间，使得海水原位光学测量装置1的整体结构更紧凑，有利于海水原位光学测量装置1的小型化。

进一步的，第一壳体14与第二壳体15之间设置有第五密封圈17，第二壳体15与第三壳体16之间设置有第六密封圈，以实现密封连接，从而有效地阻挡海水进入壳体10内。

可选的，第一壳体14和第二壳体15螺纹连接，第三壳体16与第二壳体15螺纹连接，从而实现第一壳体14与第二壳体15的可拆卸连接以及第三壳体16与第二壳体15的可拆卸连接，方便于光源机构和光学检测机构在壳体10上的拆装和更换。具体的，在光源机构、光学检测机构和清洁机构均安装好后，将第五密封圈17和第六密封圈分别装入第二壳体15两端的密封圈槽内，最后再将第一壳体14和第三壳体16分别通过螺纹拧紧在第二壳体15的两端即可。

图1-图4所示的海水原位光学测量装置1的工作原理如下：

结合图13所示，将海水原位光学测量装置1置于海水中（例如水下300米以内），开放式结构光学流通池可与海水进行充分的水交换；接收到测量指令后，清洁机构的清洁刷42在驱动件41的驱动下，对光学流通池两相对侧的第一玻璃22和第二玻璃32进行刷洗，刷洗完成后清洁刷42回到初始位置；接着光源21上电，关闭光源21快门，测量海水暗噪声信号；然后打开光源21快门，测量海水吸收光谱信号，通过计算得到被测海水的吸收光谱。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以上对本申请实施例所提供的海水原位光学测量装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种海水原位光学测量装置，其特征在于，包括：

壳体(10)，所述壳体(10)的外表面开设有凹槽(11)以形成光学流通池，所述凹槽(11)的两个相对的槽壁上分别开设有第一通孔和第二通孔(12)；

光源机构，所述光源机构包括光源(21)和透明的第一玻璃(22)，所述第一玻璃(22)覆盖在所述第一通孔处，所述光源(21)设置在所述壳体(10)内并位于所述第一玻璃(22)远离所述凹槽(11)的一侧；

光学检测机构，所述光学检测机构包括光谱仪(31)和透明的第二玻璃(32)，所述第二玻璃(32)覆盖在所述第二通孔(12)处，所述光谱仪(31)设置在所述壳体(10)内并位于所述第二玻璃(32)远离所述凹槽(11)的一侧。

2.根据权利要求1所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述光源机构还包括第一准直镜(23)，所述第一准直镜(23)位于所述光源(21)与所述第一玻璃(22)之间，所述第一准直镜(23)用于将所述光源(21)发出的光准直后射向所述光学检测机构；

所述光学检测机构还包括第二准直镜(33)，所述第二准直镜(33)位于所述光谱仪(31)与所述第二玻璃(32)之间，所述第二准直镜(33)用于将接受到的光准直后射向所述光谱仪(31)。

3.根据权利要求2所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述光源机构还包括第一密封圈(24)和第一密封件(25)，所述第一密封圈(24)设置在所述第一通孔内并位于所述第一玻璃(22)靠近所述第一准直镜(23)的一侧，所述第一密封件(25)位于所述第一准直镜(23)与所述第一密封圈(24)之间，所述第一密封件(25)具有供所述光源(21)发出的光穿过的第一光通道，所述第一密封件(25)的一端连接所述第一通孔的内表面并压紧所述第一密封圈(24)，所述第一密封件(25)的另一端连接所述第一准直镜(23)的一端，所述第一准直镜(23)的另一端连接所述光源(21)；

和/或，所述光学检测机构还包括第二密封圈(34)和第二密封件(35)，所述第二密封圈(34)设置在所述第二通孔(12)内并位于所述第二玻璃(32)靠近所述第二准直镜(33)的一侧，所述第二密封件(35)位于所述第二准直镜(33)与所述第二密封圈(34)之间，所述第二密封件(35)具有供所述光源(21)发出的光穿过的第二光通道，所述第二密封件(35)的一端连接所述第二通孔(12)的内表面并压紧所述第二密封圈(34)，所述第二密封件(35)的另一端连接所述第二准直镜(33)的一端，所述第二准直镜(33)的另一端连接所述光谱仪(31)。

4.根据权利要求3所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述第一光通道的外表面设有第一外螺纹，所述第一通孔的内表面设有第一内螺纹，所述第一内螺纹与所述第一外螺纹螺纹连接，所述第一密封件(25)远离所述第一密封圈(24)的一端与所述第一准直镜(23)的一端螺纹连接，所述第一准直镜(23)的另一端与所述光源(21)螺纹连接；

和/或，所述第二光通道的外表面设有第二外螺纹，所述第二通孔(12)的内表面设有第二内螺纹，所述第二内螺纹与所述第二外螺纹螺纹连接，所述第二密封件(35)远离所述第二密封圈(34)的一端与所述第二准直镜(33)的一端螺纹连接，所述第二准直镜(33)的另一端与所述光谱仪(31)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述海水原位光学测量装置还包括清洁机构，所述清洁机构包括驱动件(41)和清洁刷(42)，所述清洁刷(42)设置在所述凹槽(11)中，所述驱动件(41)安装在所述壳体(10)内；

所述驱动件(41)的输出端连接所述清洁刷(42)，并能驱动所述清洁刷(42)在第一位置和第二位置之间往复运动，所述清洁刷(42)在所述第一位置和所述第二位置之间运动时刷洗所述第一玻璃(22)和所述第二玻璃(32)的外表面。

6.根据权利要求5所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述驱动件(41)为舵机或步进电机，所述舵机或所述步进电机的转轴连接有刷架(43)，所述清洁刷(42)安装在所述刷架(43)上，所述舵机或所述步进电机能驱动所述刷架(43)转动，以带动所述清洁刷(42)在所述第一位置和所述第二位置之间往复运动；

或者，所述驱动件(41)为电动推杆，所述电动推杆的推杆连接有刷架(43)，所述清洁刷(42)安装在所述刷架(43)上，所述电动推杆能驱动所述刷架(43)移动，以带动所述清洁刷(42)在所述第一位置和所述第二位置之间往复运动。

7.根据权利要求6所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述刷架(43)包括主体部(431)和配合部(432)，所述配合部(432)与所述主体部(431)可拆卸地连接，所述清洁刷(42)夹持在所述主体部(431)与所述配合部(432)之间。

8.根据权利要求5~7任一项所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述凹槽(11)的槽壁上还开设有第三通孔(13)，所述清洁机构还包括安装架(44)和第三密封圈(45)，所述安装架(44)与所述第三通孔(13)的内表面螺纹连接，所述第三密封圈(45)设置在所述安装架(44)与所述第三通孔(13)的内表面之间；所述驱动件(41)固定在所述安装架(44)上，所述驱动件(41)的输出端穿出所述第三通孔(13)与所述清洁刷(42)连接。

9.根据权利要求5~7任一项所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述驱动件(41)和所述清洁刷(42)的数量均为一个，所述清洁刷(42)包括第一清洁面(421)和第二清洁面(422)，所述第二清洁面(422)与所述第一清洁面(421)相对设置，所述第一清洁面(421)用于刷洗所述第一玻璃(22)，所述第二清洁面(422)用于刷洗所述第二玻璃(32)。

10.根据权利要求1~7任一项所述的海水原位光学测量装置，其特征在于，所述壳体(10)包括第一壳体(14)、第二壳体(15)和第三壳体(16)，所述第二壳体(15)位于所述第一壳体(14)与所述第三壳体(16)之间，所述第一壳体(14)和所述第三壳体(16)分别与所述第二壳体(15)可拆卸地密封连接，所述凹槽(11)开设在所述第二壳体(15)上，所述光谱仪(31)和所述光源(21)分别设置在所述第一壳体(14)和所述第三壳体(16)内；

和/或，所述光源(21)发出的光波长范围和所述光谱仪(31)的检测波长范围均为190nm~1100nm。

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