JP2939093B2 - 透明度測定方法および装置 - Google Patents
透明度測定方法および装置Info
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- JP2939093B2 JP2939093B2 JP20320393A JP20320393A JP2939093B2 JP 2939093 B2 JP2939093 B2 JP 2939093B2 JP 20320393 A JP20320393 A JP 20320393A JP 20320393 A JP20320393 A JP 20320393A JP 2939093 B2 JP2939093 B2 JP 2939093B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、海、湖沼、ダム、河川
等の透明度測定方法およびその装置に関する。
等の透明度測定方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より行われている透明度測定方法
は、直径３０cmの白色円板いわゆるセッキ板を水中へ鉛
直方向に沈めてゆき、円板が見えなくなったときの水深
をもって透明度を表示している。
は、直径３０cmの白色円板いわゆるセッキ板を水中へ鉛
直方向に沈めてゆき、円板が見えなくなったときの水深
をもって透明度を表示している。
【０００３】しかし、この方法は、天候、波の状態の影
響を受けるほか、個人差があるため、高精度の測定を行
うためには好天候で波の静かな時を選んで幾人かで測定
を行わねばならないので、多くの測定者と時間を要する
欠点があり、自動化になじまず、測定の無人化が不可能
であるなどの欠点がある。
響を受けるほか、個人差があるため、高精度の測定を行
うためには好天候で波の静かな時を選んで幾人かで測定
を行わねばならないので、多くの測定者と時間を要する
欠点があり、自動化になじまず、測定の無人化が不可能
であるなどの欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
従来のセッキ板を使用せず、測定者の視力に頼ることな
く、しかも従来の測定方法による透明度（水深）と対比
することができる新規な透明度測定装置の提供、並びに
測定方法の提供を解決課題とする。
従来のセッキ板を使用せず、測定者の視力に頼ることな
く、しかも従来の測定方法による透明度（水深）と対比
することができる新規な透明度測定装置の提供、並びに
測定方法の提供を解決課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の透明度測定装置は、投光器とその投光器の
光線を受光して電気信号に変換する受光器とが、所定距
離を隔てて相対向して設けられているセンサ部と、その
センサ部を水面に対し鉛直方向に昇降させるセンサ昇降
手段と、上記センサ部を一定速度で連続的に下降させな
がら刻々出力される上記受光器の光強度に基づき積分演
算するか、もしくは上記センサ部を所定深さずつ下降さ
せ、その深さにおける上記受光器の出力値に基づき積算
演算する演算部と、この演算された積分値もしくは積算
値が予め定められた設定値に達した時点で上記センサ昇
降手段により与えられる水深値を透明度として出力する
表示部を備えたことを特徴としている。
に、本発明の透明度測定装置は、投光器とその投光器の
光線を受光して電気信号に変換する受光器とが、所定距
離を隔てて相対向して設けられているセンサ部と、その
センサ部を水面に対し鉛直方向に昇降させるセンサ昇降
手段と、上記センサ部を一定速度で連続的に下降させな
がら刻々出力される上記受光器の光強度に基づき積分演
算するか、もしくは上記センサ部を所定深さずつ下降さ
せ、その深さにおける上記受光器の出力値に基づき積算
演算する演算部と、この演算された積分値もしくは積算
値が予め定められた設定値に達した時点で上記センサ昇
降手段により与えられる水深値を透明度として出力する
表示部を備えたことを特徴としている。
【０００６】また、本発明の透明度測定方法は、投光器
とその投光器の光線を受光して電気信号に変換する受光
器とが、所定距離を隔てて相対向しているセンサ部を、
センサ昇降手段によって水面から鉛直方向に沈めなが
ら、上記受光器の受光強度に応じた電気信号を演算装置
に導入し、その演算装置は上記投受光器間の透過度の積
分または積算演算を実行し、その積分値または積算値が
あらかじめ定められた設定値に達したときの水深値を透
明度として出力することを特徴としている。 また、本発
明の透明度測定方法は、投光器とその投光器の光線を受
光して電気信号に変換する受光器とが、所定距離を隔て
て相対向しているセンサ部を水面から鉛直方向に沈めな
がら、そのセンサ部の出力値を所定深さごとに測定して
透過度を積算演算し、その透過度の積算値が所定値に達
したときの水深値を透明度として出力するようにしても
よい。
とその投光器の光線を受光して電気信号に変換する受光
器とが、所定距離を隔てて相対向しているセンサ部を、
センサ昇降手段によって水面から鉛直方向に沈めなが
ら、上記受光器の受光強度に応じた電気信号を演算装置
に導入し、その演算装置は上記投受光器間の透過度の積
分または積算演算を実行し、その積分値または積算値が
あらかじめ定められた設定値に達したときの水深値を透
明度として出力することを特徴としている。 また、本発
明の透明度測定方法は、投光器とその投光器の光線を受
光して電気信号に変換する受光器とが、所定距離を隔て
て相対向しているセンサ部を水面から鉛直方向に沈めな
がら、そのセンサ部の出力値を所定深さごとに測定して
透過度を積算演算し、その透過度の積算値が所定値に達
したときの水深値を透明度として出力するようにしても
よい。
【０００７】
【作用】図２に示すように投光器と受光器が相対向し、
その間の距離をＳ、投受光器間において光束消散が全く
無い場合、例えば真空中における受光器への入射強度を
Ｉｏ、受光器への入射光の強度をＩ1 とすれば投受光器
間に存在する不透明物質による光の散乱、吸収等の大き
さに応じて受光器に入射される光の強度Ｉ1 は変化す
る。この不透明物質の介在に起因する減衰係数αは次式
により求められる。
その間の距離をＳ、投受光器間において光束消散が全く
無い場合、例えば真空中における受光器への入射強度を
Ｉｏ、受光器への入射光の強度をＩ1 とすれば投受光器
間に存在する不透明物質による光の散乱、吸収等の大き
さに応じて受光器に入射される光の強度Ｉ1 は変化す
る。この不透明物質の介在に起因する減衰係数αは次式
により求められる。
【０００８】
【数１】
【０００９】水深０から所定深さごとに、好ましくは距
離Ｓごとに測定を繰り返し、その都度求められた係数α
を用いてその深度における受光強度Ｉｉ（ｉ＝1,2,3,‥
‥）を次式
離Ｓごとに測定を繰り返し、その都度求められた係数α
を用いてその深度における受光強度Ｉｉ（ｉ＝1,2,3,‥
‥）を次式
【００１０】
【数２】
【００１１】により算出すれば、その測定の都度の減衰
係数αが初回と殆ど変化しないときでも算出されたその
深度における強度Ｉｉは漸次低下してゆく。やがて、減
衰した強度Ｉｉが従来法による目視限界に達したときの
水深すなわち従来法による透明度を表している。
係数αが初回と殆ど変化しないときでも算出されたその
深度における強度Ｉｉは漸次低下してゆく。やがて、減
衰した強度Ｉｉが従来法による目視限界に達したときの
水深すなわち従来法による透明度を表している。
【００１２】この目視限界に達したときの強度Ｉｉは、
従来法と本発明方法を異る透明度の同一場所、同一時刻
に並んで実施した多数のデータより、経験則として求め
ることができる。
従来法と本発明方法を異る透明度の同一場所、同一時刻
に並んで実施した多数のデータより、経験則として求め
ることができる。
【００１３】
【実施例】図１に本発明装置の全体構成を示し、図２に
センサ部１の実施例を示す。センサ部１は、第１のケー
シング１１、第２のケーシング１２、両ケーシング間を
所定距離に保持する例えば４本の柱材よりなるスペーサ
１３より成る。第１のケーシング１１は重量物を内蔵し
て重錘の役目をすると共に、その上面中央部に第２のケ
ーシング１２に向かって発光する発光器１４を備えてい
る。
センサ部１の実施例を示す。センサ部１は、第１のケー
シング１１、第２のケーシング１２、両ケーシング間を
所定距離に保持する例えば４本の柱材よりなるスペーサ
１３より成る。第１のケーシング１１は重量物を内蔵し
て重錘の役目をすると共に、その上面中央部に第２のケ
ーシング１２に向かって発光する発光器１４を備えてい
る。
【００１４】第２のケーシング１２はその上面中央にワ
イヤ２が連結され、下面中央に受光量をそれに比例した
電気量に変換する受光器１５、例えばホトダイオード、
ホトトランジスタが配設され、内部に、受光器１５の出
力を増幅し、必要により変調処理、デジタル変換処理を
行う電子回路部が設けられている。発光器１４として、
赤外光発光素子、赤色光発光素子などが用いられる。投
受光器間距離Ｓは１０cmないし３０cmが好ましく、試験
用装置としてＳ＝２５cmのものを用いた。
イヤ２が連結され、下面中央に受光量をそれに比例した
電気量に変換する受光器１５、例えばホトダイオード、
ホトトランジスタが配設され、内部に、受光器１５の出
力を増幅し、必要により変調処理、デジタル変換処理を
行う電子回路部が設けられている。発光器１４として、
赤外光発光素子、赤色光発光素子などが用いられる。投
受光器間距離Ｓは１０cmないし３０cmが好ましく、試験
用装置としてＳ＝２５cmのものを用いた。
【００１５】センサ昇降装置３は、センサ部１を垂下す
るワイヤ２の繰り出し量を制御することによりセンサ１
の水深を制御する。この送り量の制御は、例えばピンチ
ローラにより実施することができ、ローラ軸にエンコー
ダ等を取り付けることにより送り量を正確に計測するこ
とができる。
るワイヤ２の繰り出し量を制御することによりセンサ１
の水深を制御する。この送り量の制御は、例えばピンチ
ローラにより実施することができ、ローラ軸にエンコー
ダ等を取り付けることにより送り量を正確に計測するこ
とができる。
【００１６】演算装置４は、センサ部１の出力値を入力
とし、内蔵された所定のプログラムに従い水の透明度
（水深）を算出するとともに、プログラムに従いセンサ
昇降装置３の制御部に対し、センサの下降、または引き
上げ命令を発する。透明度の演算方式には、センサ部１
を一定速度で連続的に下降させながら刻々の入力値を積
分演算する積分方式と、センサ部１を所定区分、例えば
２５cmづつ階段状に下降させ、その深度における入力値
を用いて区分ごとの透過度を求めて積算演算する区分積
算方式とがある。このようにして求められた積分値また
は区分積算値があらかじめ設定された減衰度に達したと
きの水深値が透明度として出力され、表示装置５により
表示され、レコーダに記録され、或いは遠隔の中央制御
機へ伝送される。
とし、内蔵された所定のプログラムに従い水の透明度
（水深）を算出するとともに、プログラムに従いセンサ
昇降装置３の制御部に対し、センサの下降、または引き
上げ命令を発する。透明度の演算方式には、センサ部１
を一定速度で連続的に下降させながら刻々の入力値を積
分演算する積分方式と、センサ部１を所定区分、例えば
２５cmづつ階段状に下降させ、その深度における入力値
を用いて区分ごとの透過度を求めて積算演算する区分積
算方式とがある。このようにして求められた積分値また
は区分積算値があらかじめ設定された減衰度に達したと
きの水深値が透明度として出力され、表示装置５により
表示され、レコーダに記録され、或いは遠隔の中央制御
機へ伝送される。
【００１７】図４にプログラムの一実施例を示し、図５
にその作用説明図を示す。この実施例は、発光器と受光
器の間隙Ｓが２５cmのセンサ部を用い、その下降区分Δ
ｘが２５cmに設定されている。
にその作用説明図を示す。この実施例は、発光器と受光
器の間隙Ｓが２５cmのセンサ部を用い、その下降区分Δ
ｘが２５cmに設定されている。
【００１８】図５（１）の状態で１回目の測定が実行さ
れ、そのときの減衰係数α1 が演算装置４に入力されて
水深Ｘ1 ＝２５cmにおける受光強度Ｉｘ1 が算出され
て、レジスタＩｘに書き込まれる（１７）。次に、セン
サ昇降装置の制御部にΔｘ＝２５cm下降命令が発せられ
てセンサ部１が水深２５cmから５０cmまで下降し（１
６）、図５（２）の状態で２回目の測定が実行され、そ
のときの減衰係数α2 が演算装置４に入力され、レジス
タに書き込まれていた前回の受光強度Ｉｘ1 が読み出さ
れて水深Ｘ2 ＝５０cmにおける受光強度Ｉｘ2 が算出さ
れ、この値Ｉｘ2 は次の演算のためにレジスタＩｘに一
時記憶される（１７）。このプロセスを繰り返し実行す
ることにより、センサ部１の水深が深まるとともにレジ
スタＩｘの内容が次第に増大してゆく。やがて、このレ
ジスタの値Ｉｘが設定値Ｈ以上に達したと判断されると
（１８）、センサ部１の下降（１６）と演算（１７）の
実行が終了し、そのときの水深値が透明度として表示さ
れる。
れ、そのときの減衰係数α1 が演算装置４に入力されて
水深Ｘ1 ＝２５cmにおける受光強度Ｉｘ1 が算出され
て、レジスタＩｘに書き込まれる（１７）。次に、セン
サ昇降装置の制御部にΔｘ＝２５cm下降命令が発せられ
てセンサ部１が水深２５cmから５０cmまで下降し（１
６）、図５（２）の状態で２回目の測定が実行され、そ
のときの減衰係数α2 が演算装置４に入力され、レジス
タに書き込まれていた前回の受光強度Ｉｘ1 が読み出さ
れて水深Ｘ2 ＝５０cmにおける受光強度Ｉｘ2 が算出さ
れ、この値Ｉｘ2 は次の演算のためにレジスタＩｘに一
時記憶される（１７）。このプロセスを繰り返し実行す
ることにより、センサ部１の水深が深まるとともにレジ
スタＩｘの内容が次第に増大してゆく。やがて、このレ
ジスタの値Ｉｘが設定値Ｈ以上に達したと判断されると
（１８）、センサ部１の下降（１６）と演算（１７）の
実行が終了し、そのときの水深値が透明度として表示さ
れる。
【００１９】設定値Ｈは、従来のセッキ板の目視による
測定値と本発明の測定値とが一致するよう、多数の実測
データに基づいて定められる。一般に、この値Ｈは一定
値ではなく、透明度を表す水深の関数となる。透明度を
表す水深Ｘが深くなるほど水面から透視したときの光の
減衰度αが増大する傾向がある。この関係は近似的には
図８に示すような一次関数α＝ｆ（ｘ）＝Ａｘ＋Ｂで表
すことができる。本発明において、経験則によりこの定
数Ａ，Ｂを決定し、設定値Ｈを求めた。
測定値と本発明の測定値とが一致するよう、多数の実測
データに基づいて定められる。一般に、この値Ｈは一定
値ではなく、透明度を表す水深の関数となる。透明度を
表す水深Ｘが深くなるほど水面から透視したときの光の
減衰度αが増大する傾向がある。この関係は近似的には
図８に示すような一次関数α＝ｆ（ｘ）＝Ａｘ＋Ｂで表
すことができる。本発明において、経験則によりこの定
数Ａ，Ｂを決定し、設定値Ｈを求めた。
【００２０】上記実施例は、送受光器間距離Ｓ＝２５c
m、測定深度ピッチＰ＝２５cmの場合について説明した
が、本発明は、Ｓ＜Ｐとし、各測定深さにおける測定値
αｉをサンプル値として透明度を近似演算して実施する
こともできる。
m、測定深度ピッチＰ＝２５cmの場合について説明した
が、本発明は、Ｓ＜Ｐとし、各測定深さにおける測定値
αｉをサンプル値として透明度を近似演算して実施する
こともできる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、海、湖沼、ダムの透明
度を自動制御により無人的に測定することが可能とな
り、その結果、装置を設置しておけば、同一場所におけ
る透明度の時間的変化、季節的変化を無人的にデータ採
取することが可能となった。
度を自動制御により無人的に測定することが可能とな
り、その結果、装置を設置しておけば、同一場所におけ
る透明度の時間的変化、季節的変化を無人的にデータ採
取することが可能となった。
【００２２】また、経験則に基づいて演算プログラムを
構築しておけば、従来からの目視による数値と、何らの
補正を施すことなく直接対比できるデータを得ることが
できる。ちなみに、図６、図７に、琵琶湖の透明度が異
なる各所における、従来のセッキ板目視法と本発明によ
る測定結果の相関関係を示す。両データのサンプル数は
各８０個、図６のデータは赤色光の発光器を使用し、図
７のものは赤外光の発光器を使用した点で相違している
が、いずれも、きわめて強い相関関係を示している。コ
ンピュータのデータ処理によれば、図６のデータの相関
係数は０．９６６、図７のそれは０．９２２であって、
この数値だけ比較すれば、赤色可視光を用いる方がより
従来法に近いデータが得られることを示している。
構築しておけば、従来からの目視による数値と、何らの
補正を施すことなく直接対比できるデータを得ることが
できる。ちなみに、図６、図７に、琵琶湖の透明度が異
なる各所における、従来のセッキ板目視法と本発明によ
る測定結果の相関関係を示す。両データのサンプル数は
各８０個、図６のデータは赤色光の発光器を使用し、図
７のものは赤外光の発光器を使用した点で相違している
が、いずれも、きわめて強い相関関係を示している。コ
ンピュータのデータ処理によれば、図６のデータの相関
係数は０．９６６、図７のそれは０．９２２であって、
この数値だけ比較すれば、赤色可視光を用いる方がより
従来法に近いデータが得られることを示している。
【００２３】本発明の特に注目すべき効果は、ある場所
の最終的透過度のみでなく、透過度の水深特性が得られ
ることである。例えば、透明度がきわめて低く１〜２ｍ
の場合でも、透過の障害になっていた物が水面の浮遊物
であって、その下の水が高い透過度を示す場合があり、
或いは、水中のある水深で濁りとなって層を成している
が、上下の水は高い透過度を示す場合がある。こうした
場合でも本装置を使用すれば透過度の水深特性極線が得
られる。この透過度の水深特性曲線は従来法では得られ
なかったものであって、今後の水質汚濁の改良、環境の
美化に役立つだろう。図９に琵琶湖の野洲川河口におい
て赤色可視光の発光器を備えた本発明装置を用いて測定
された水深特性曲線を例示する。このデータにおいて、
水深４ｍ以上で汚濁が急増していることが分かる。
の最終的透過度のみでなく、透過度の水深特性が得られ
ることである。例えば、透明度がきわめて低く１〜２ｍ
の場合でも、透過の障害になっていた物が水面の浮遊物
であって、その下の水が高い透過度を示す場合があり、
或いは、水中のある水深で濁りとなって層を成している
が、上下の水は高い透過度を示す場合がある。こうした
場合でも本装置を使用すれば透過度の水深特性極線が得
られる。この透過度の水深特性曲線は従来法では得られ
なかったものであって、今後の水質汚濁の改良、環境の
美化に役立つだろう。図９に琵琶湖の野洲川河口におい
て赤色可視光の発光器を備えた本発明装置を用いて測定
された水深特性曲線を例示する。このデータにおいて、
水深４ｍ以上で汚濁が急増していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明の実施例を示す図である。
【図２】は本発明のセンサ部１の実施例を示す図であ
る。
る。
【図３】は本発明の制御用プログラムの概要を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】は本発明の制御用プログラムの一実施例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】は図４に示すプログラムの作用説明図である。
【図６】は本発明の試験データを示すグラフである。
【図７】は本発明の試験データを示すグラフである。
【図８】は本発明による透明度の設定値Ｈに関する経験
則を示すグラフである。
則を示すグラフである。
【図９】は本発明により得られた透過度の水深特性デー
タの一例を示すグラフである。
タの一例を示すグラフである。
１・・・・センサ部 ２・・・・ワイヤ ３・・・・センサ昇降装置 ４・・・・演算装置 ５・・・・表示装置 １１・・・・第１のケーシング １２・・・・第２のケーシング １３・・・・スペーサ １４・・・・発光器 １５・・・・受光器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤後 達也 滋賀県大津市におの浜４丁目７番５号 オプテックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−193219（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−104685（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−197539（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−143050（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−2377（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−47846（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 G01F 23/00 - 23/28
Claims (4)
- 【請求項１】 投光器とその投光器の光線を受光して電
気信号に変換する受光器とが、所定距離を隔てて相対向
して設けられているセンサ部と、そのセンサ部を水面に
対し鉛直方向に昇降させるセンサ昇降手段と、上記セン
サ部を一定速度で連続的に下降させながら刻々出力され
る上記受光器の光強度に基づき積分演算するか、もしく
は上記センサ部を所定深さずつ下降させ、その深さにお
ける上記受光器の出力値に基づき積算演算する演算部
と、この演算された積分値もしくは積算値が予め定めら
れた設定値に達した時点で上記センサ昇降手段により与
えられる水深値を透明度として出力する表示部を備えた
透明度測定装置。 - 【請求項２】 上記センサ部が、重錘となる第１のケー
シングと、その第１のケーシングの上方にある第２のケ
ーシングと、水の流入流出を防げないで両ケーシングの
間隔を一定に保つスペーサと、上記第１のケーシングの
上面に配設された投光器と、上記第２のケーシングの下
面に配設されて上記投光器の光線を受光して電気変換す
る受光器よりなることを特徴とする、請求項１に記載の
透明度測定装置。 - 【請求項３】 投光器とその投光器の光線を受光して電
気信号に変換する受光器とが、所定距離を隔てて相対向
しているセンサ部を、センサ昇降手段によって水面から
鉛直方向に沈めながら、上記受光器の受光強度に応じた
電気信号を演算装置に導入し、その演算装置は上記投受
光器間の透過度の積分または積算演算を実行し、その積
分値または積算値があらかじめ定められた設定値に達し
たときの水深値を透明度として出力することを特徴とす
る透明度測定方法。 - 【請求項４】投光器とその投光器の光線を受光して電気
信号に変換する受光器とが、所定距離を隔てて相対向し
ているセンサ部を水面から鉛直方向に沈めながら、その
センサ部の出力値を所定深さごとに測定して透過度を積
算演算し、その透過度の積算値が所定値に達したときの
水深値を透明度として出力することを特徴とする透明度
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20320393A JP2939093B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 透明度測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20320393A JP2939093B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 透明度測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755706A JPH0755706A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2939093B2 true JP2939093B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=16470179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20320393A Expired - Fee Related JP2939093B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 透明度測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939093B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4911360B2 (ja) * | 2007-03-18 | 2012-04-04 | 有限会社フジカ | 掻寄装置 |
| KR100886804B1 (ko) * | 2007-07-13 | 2009-03-05 | 한국건설기술연구원 | 호소 투명도 및 수질측정장치와 이를 이용한원격관리시스템 |
| CN105784607B (zh) * | 2016-03-04 | 2018-05-01 | 克选 | 机械定位式水质透明度测定仪 |
| CN109580601B (zh) * | 2018-11-28 | 2024-03-29 | 南京市市政设计研究院有限责任公司 | 一种基于纸带指示的新型简易便捷式透明度测量装置 |
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