RU187103U1 - DEVICE FOR RESEARCHING PLANKTON IN HABITAT - Google Patents

DEVICE FOR RESEARCHING PLANKTON IN HABITAT Download PDF

Info

Publication number
RU187103U1
RU187103U1 RU2018139459U RU2018139459U RU187103U1 RU 187103 U1 RU187103 U1 RU 187103U1 RU 2018139459 U RU2018139459 U RU 2018139459U RU 2018139459 U RU2018139459 U RU 2018139459U RU 187103 U1 RU187103 U1 RU 187103U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prisms
plankton
portholes
light beam
sealed
Prior art date
Application number
RU2018139459U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Валентинович Дёмин
Александра Юрьевна Давыдова
Алексей Сергеевич Ольшуков
Игорь Георгиевич Половцев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority to RU2018139459U priority Critical patent/RU187103U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU187103U1 publication Critical patent/RU187103U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1429—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its signal processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1456—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream

Abstract

Полезная модель относится к гидробиологическим исследованиям в морских и пресных водоемах и предназначена для получения информации о размерах и характеристиках планктона в среде обитания. Устройство состоит из герметичных передающей и приемной частей, содержащих лазер и цифровую смарт камеру, которые оптически связаны между собой негерметичным рабочим объемом, выполненным в виде многоходовой трассы. На пути светового пучка, проходящего через исследуемый объем среды с планктоном, установлены три отражательные призмы, осуществляющие организацию многоходового рабочего объема, каждая из которых поворачивает световой пучок на 180 градусов, при этом две призмы соединены между собой и размещены напротив иллюминаторов герметичных корпусов, а третья призма размещена напротив двух первых призм. Технический результат – уменьшение габаритов устройства при обеспечении достаточного объема выборки усредняемых параметров. 1 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to hydrobiological studies in marine and fresh water bodies and is intended to obtain information on the size and characteristics of plankton in the habitat. The device consists of sealed transmitting and receiving parts containing a laser and a digital smart camera, which are optically connected to each other by an unpressurized displacement made in the form of a multi-path route. On the path of the light beam passing through the studied volume of the medium with plankton, three reflective prisms are installed that organize a multi-pass working volume, each of which turns the light beam 180 degrees, while two prisms are interconnected and placed opposite the portholes of sealed enclosures, and the third a prism is placed opposite the first two prisms. The technical result is a reduction in the dimensions of the device while ensuring a sufficient sample size of averaged parameters. 1 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к гидробиологическим исследованиям в морских и пресных водоемах и предназначена для получения информации о размерах и характеристиках планктона в среде обитания.The utility model relates to hydrobiological studies in marine and fresh water bodies and is intended to obtain information on the size and characteristics of plankton in the habitat.

Известны устройства, которые по своему назначению являются аналогами заявляемому, например, устройство, предназначенное для определения размеров и концентрации мелких рыб, а также планктона непосредственно в водной среде [1]. Указанное устройство включает: средство для генерации параллельного потока оптического излучения, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для принудительного направления взвешенных в воде частиц в реперный объем, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов. Known devices that, by their purpose, are analogous to the claimed, for example, a device designed to determine the size and concentration of small fish, as well as plankton directly in the aquatic environment [1]. The specified device includes: means for generating a parallel stream of optical radiation, means for forming an optical reference volume of rectangular cross section, means for forcing particles suspended in water into the reference volume, means for moving the reference volume, means for receiving and converting optical radiation into electrical signals and means for recording changes in the amplitude of the electrical pulses.

Недостатком указанного аналога является его низкая эффективность при проведении гидробиологических исследований планктона, обусловленная невозможностью сканировать водное пространство, не нарушая естественного распределения планктона в среде обитания средством для принудительного направления взвешенных частиц в реперный объем, которое используется как средство увеличения объема выборки путем повышения концентрации частиц.The disadvantage of this analogue is its low efficiency in conducting hydrobiological studies of plankton, due to the inability to scan the water space without violating the natural distribution of plankton in the environment by means for forcing suspended particles into the reference volume, which is used as a means of increasing the sample volume by increasing the concentration of particles.

Наиболее близким к заявляемому изобретению техническим решением является устройство, реализующее способ регистрации планктона (принято за прототип) [2].Closest to the claimed invention, the technical solution is a device that implements a method for registering plankton (taken as a prototype) [2].

Устройство содержит лазерный излучатель, фотоприемное устройство, центральное процессорное устройство, постоянное запоминающее устройство, блок синхронизации, блок интерфейсов, блок питания, аккумуляторную батарею. Все эти структурные элементы расположены в герметичных корпусах и скомпонованы в погружное устройство. Лазерный излучатель и матричное фотоприемное устройство расположены друг против друга и оптически сопряжены через иллюминаторы. Между ними расположен рабочий объем.The device comprises a laser emitter, a photodetector, a central processing unit, read-only memory, a synchronization unit, an interface unit, a power supply, and a battery. All these structural elements are located in sealed enclosures and arranged in an immersion device. The laser emitter and the matrix photodetector are located opposite each other and are optically coupled through portholes. Between them is the working volume.

Габариты устройства определяются линейным принципом компоновки устройства и размерами его рабочего объема. Для получения достаточно представительной выборки без применения средств повышения концентрации планктона необходимы большие габариты рабочего объемы и, как следствие, большие габариты устройства в направлении компоновки составных частей измерителя. Это является существенным недостатком при проведении натурных работ. The dimensions of the device are determined by the linear principle of the layout of the device and the size of its working volume. To obtain a sufficiently representative sample without using means to increase the concentration of plankton, large dimensions of the working volume are necessary and, as a result, large dimensions of the device in the direction of the layout of the meter components. This is a significant drawback when conducting field work.

Целью полезной модели является сокращение габаритов устройства при значительном размере рабочего объема, обеспечивающего достаточно представительную выборку. Устройство для исследования планктона в среде обитания, как и прототип, состоит из герметичных корпусов с иллюминаторами, внутри которых размещены лазерный излучатель, фотоприемное устройство, которые оптически сопряжены между собой через иллюминаторы рабочим объемом исследуемой среды, и информационный блок, включающий в себя центральное процессорное устройство, постоянное запоминающее устройство, блок синхронизации, блок интерфейсов, блок питания и аккумуляторную батарею. The purpose of the utility model is to reduce the dimensions of the device with a significant size of the working volume, providing a fairly representative sample. A device for studying plankton in the environment, like the prototype, consists of sealed enclosures with portholes, inside of which there is a laser emitter, a photodetector, which are optically coupled to each other through the portholes with the working volume of the medium under study, and an information unit that includes a central processor device , read-only memory, synchronization unit, interface unit, power supply and battery.

В отличие от прототипа лазерный излучатель и цифровая смарт камера расположены в герметичных корпусах таким образом, что их оптические оси параллельны, а на пути светового пучка, проходящего через исследуемый объем среды с планктоном, установлены три отражательные призмы, например, призмы БР-180, осуществляющие организацию многоходового рабочего объема, каждая из которых поворачивает световой пучок на 180 градусов, при этом две призмы соединены между собой и размещены напротив иллюминаторов герметичных корпусов, а третья призма размещена напротив двух первых призм и закреплена на герметичных корпусах между иллюминаторами.In contrast to the prototype, the laser emitter and the digital smart camera are located in sealed cases so that their optical axes are parallel, and three reflective prisms, for example, BR-180 prisms, are installed on the path of the light beam passing through the studied volume of the medium with plankton organization of a multi-pass working volume, each of which turns the light beam through 180 degrees, while two prisms are interconnected and placed opposite the portholes of sealed enclosures, and the third prism is placed opposite the first two prisms and mounted on sealed enclosures between portholes.

Полезная модель иллюстрируется рисунком.The utility model is illustrated in the figure.

На фиг.1 изображена оптическая схема опытного образца устройства - цифровой голографической камеры для регистрации планктона. Здесь 1 – полупроводниковый лазерный излучатель, 2 – отрицательная линза расширителя пучка, 3 – объектив, 4 – иллюминатор, 5 – призмы БР-180 для создания рабочего объема, 6 – цифровая голографическая смарт камера. К смарт камере подключен информационный блок (на рисунке не показан).Figure 1 shows the optical scheme of the prototype device - a digital holographic camera for recording plankton. Here 1 is a semiconductor laser emitter, 2 is the negative lens of the beam expander, 3 is the lens, 4 is the porthole, 5 is the BR-180 prism to create the working volume, 6 is the digital holographic smart camera. An information block (not shown) is connected to the smart camera.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

От излучателя 1 через линзы 2 и 3 выходит параллельный пучок лучей, ограниченный выходным зрачком диаметром 42 мм. Блок излучателя герметизирован иллюминатором 4. Смарт камера 6, аналогичные объектив 3 и иллюминатор 4 установлены в герметичный приемный блок. Передатчик и приемник связаны многоходовым рабочим объемом, образованным с помощью призм 5 таким образом, что две призмы соединены между собой и размещены напротив иллюминаторов 4, а третья закреплена напротив двух первых призм. A parallel beam of rays limited by an exit pupil with a diameter of 42 mm comes out from the emitter 1 through lenses 2 and 3. The emitter unit is sealed by a porthole 4. Smart camera 6, a similar lens 3 and a porthole 4 are installed in a sealed receiving unit. The transmitter and receiver are connected by a multi-way displacement formed with the help of prisms 5 in such a way that two prisms are interconnected and placed opposite the portholes 4, and the third is fixed opposite the first two prisms.

Смарт камера 6 регистрирует цифровую голограмму Габора исследуемого рабочего объема водной среды с расположенным в ней планктоном.Smart camera 6 registers a digital hologram of Gabor of the investigated working volume of the aquatic environment with plankton located in it.

После регистрации цифровой голограммы рабочего объема происходит передача голограммы в информационный блок, где осуществляется ее обработка с целью извлечения информации о планктоне [3]. Если приемник и передатчик расположены в линейной схеме, как в прототипе, то для достижения рабочего объема 1 л необходимо выбрать расстояние между иллюминаторами равным 740 мм, при этом общие габариты (длина) устройства составят 1240 мм. Длина рабочего объема равна расстоянию между иллюминаторами, т.е. 740 мм. При применении призм БР-180, за счет изломанного многоходового пути освещающего пучка, длина измерительной зоны составит 204 мм при сохранении пути пучка между иллюминаторами 740 мм, что также обеспечивает величину рабочего объема 1 л. При этом габариты устройства, с учетом размеров призм составят 510 мм, что существенно, более чем в 2 раза, меньше, чем в случае линейной схемы прототипа.After registration of the digital hologram of the working volume, the hologram is transferred to the information block, where it is processed in order to extract information about plankton [3]. If the receiver and transmitter are located in a linear circuit, as in the prototype, then to achieve a working volume of 1 liter, it is necessary to choose the distance between the portholes equal to 740 mm, while the overall dimensions (length) of the device will be 1240 mm. The length of the working volume is equal to the distance between the windows, i.e. 740 mm. When using the BR-180 prisms, due to the broken multi-path path of the illuminating beam, the length of the measuring zone will be 204 mm while maintaining the beam path between the portholes 740 mm, which also provides a working volume of 1 liter. At the same time, the dimensions of the device, taking into account the size of the prisms, will be 510 mm, which is significantly more than 2 times smaller than in the case of a linear prototype circuit.

Отметим, что применение призм БР-180 позволяет получить схему, устойчивую к случайным отклонениям хода лучей в рабочем объеме за счет свойств двугранного угла, образованного катетными гранями призм.Note that the use of prisms BR-180 allows you to get a scheme that is resistant to random deviations of the rays in the working volume due to the properties of the dihedral angle formed by the leg edges of the prisms.

Список использованных источников:List of sources used:

1. Патент US 4637719, МПК G01N21/85, опубл. 20.01.1987.1. Patent US 4637719, IPC G01N21 / 85, publ. 01/20/1987.

2. Патент RU 2623984, МПК G01N15/14, G03Н1/00, опубл. 29.06.2017. 2. Patent RU 2623984, IPC G01N15 / 14, G03H1 / 00, publ. 06/29/2017.

3. Дёмин В.В., Каменев Д.В. Методы обработки и извлечения информации из цифровых голограмм частиц и их практическое применение // Известия высших учебных заведений. Радиофизика.- 2014.- Т. 57, № 8-9.- С. 597-607.3. Dyomin V.V., Kamenev D.V. Methods of processing and extracting information from digital holograms of particles and their practical application // News of higher educational institutions. Radiophysics.- 2014.- T. 57, No. 8-9.- S. 597-607.

Claims (1)

Устройство для исследования планктона в среде обитания, содержащее излучающий и приемный герметичные корпуса с иллюминаторами, внутри которых размещены лазерный излучатель, формирующие поток линзы и объективы и цифровая смарт камера, которые оптически сопряжены между собой через иллюминаторы рабочим объемом среды обитания, а также информационный блок, электрически соединенный со смарт камерой, отличающееся тем, что лазерный излучатель и цифровая смарт камера расположены в герметичных корпусах таким образом, что их оптические оси параллельны, а на пути светового пучка, проходящего через исследуемый объем среды с планктоном, установлены три отражательные призмы, осуществляющие организацию многоходового рабочего объема, каждая из которых поворачивает световой пучок на 180 градусов, при этом две призмы соединены между собой и размещены напротив иллюминаторов герметичных корпусов, а третья призма размещена напротив двух первых призм и закреплена на герметичных корпусах между иллюминаторами.A device for studying plankton in the environment, containing emitting and receiving sealed enclosures with portholes, inside which a laser emitter is placed, forming a stream of lenses and lenses and a digital smart camera, which are optically interconnected through the portholes with the working volume of the habitat, as well as an information unit, electrically connected to a smart camera, characterized in that the laser emitter and the digital smart camera are located in sealed cases so that their optical axis pairs allelic, and on the path of the light beam passing through the studied volume of the medium with plankton, three reflective prisms are installed that organize a multi-pass working volume, each of which rotates the light beam 180 degrees, while two prisms are interconnected and placed opposite the portholes of sealed enclosures and the third prism is placed opposite the first two prisms and mounted on sealed enclosures between the portholes.
RU2018139459U 2018-11-09 2018-11-09 DEVICE FOR RESEARCHING PLANKTON IN HABITAT RU187103U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139459U RU187103U1 (en) 2018-11-09 2018-11-09 DEVICE FOR RESEARCHING PLANKTON IN HABITAT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139459U RU187103U1 (en) 2018-11-09 2018-11-09 DEVICE FOR RESEARCHING PLANKTON IN HABITAT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU187103U1 true RU187103U1 (en) 2019-02-19

Family

ID=65442145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018139459U RU187103U1 (en) 2018-11-09 2018-11-09 DEVICE FOR RESEARCHING PLANKTON IN HABITAT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU187103U1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1631370A1 (en) * 1989-02-01 1991-02-28 Государственный научно-исследовательский и производственный центр "Природа" Method of determining bio-productivity of plankton
CN201974157U (en) * 2010-12-22 2011-09-14 浙江大学 Particle field compact digital holographic apparatus
RU131181U1 (en) * 2012-09-18 2013-08-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации SHIP OPTOELECTRONIC METER OF PLANKTON
RU2495451C1 (en) * 2012-03-29 2013-10-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of determining vertical distribution and dimensional structure of zooplankton in water reservoir
RU157814U1 (en) * 2015-01-12 2015-12-10 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" LASER FLUORIMETER FOR RESEARCH OF UNDERWATER ENVIRONMENT
US9841593B2 (en) * 2008-12-05 2017-12-12 Koninklijke Philips N.V. Optical sectioning of a sample and detection of particles in a sample
RU2652662C1 (en) * 2017-06-14 2018-04-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Device for definition of distribution of weighed particles by mass

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1631370A1 (en) * 1989-02-01 1991-02-28 Государственный научно-исследовательский и производственный центр "Природа" Method of determining bio-productivity of plankton
US9841593B2 (en) * 2008-12-05 2017-12-12 Koninklijke Philips N.V. Optical sectioning of a sample and detection of particles in a sample
CN201974157U (en) * 2010-12-22 2011-09-14 浙江大学 Particle field compact digital holographic apparatus
RU2495451C1 (en) * 2012-03-29 2013-10-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of determining vertical distribution and dimensional structure of zooplankton in water reservoir
RU131181U1 (en) * 2012-09-18 2013-08-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации SHIP OPTOELECTRONIC METER OF PLANKTON
RU157814U1 (en) * 2015-01-12 2015-12-10 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" LASER FLUORIMETER FOR RESEARCH OF UNDERWATER ENVIRONMENT
RU2652662C1 (en) * 2017-06-14 2018-04-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Device for definition of distribution of weighed particles by mass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11501544B2 (en) Deep learning-enabled portable imaging flow cytometer for label-free analysis of water samples
Malkiel et al. Measurements of plankton distribution in the ocean using submersible holography
Katz et al. Submersible holocamera for detection of particle characteristics and motions in the ocean
Jaffe Underwater optical imaging: the past, the present, and the prospects
CN106019306A (en) Underwater target detecting device based on ghost imaging calculation principle
Sun et al. In situ underwater electronic holographic camera for studies of plankton
Rotermund et al. A submersible holographic microscope for 4-D in-situ studies of micro-organisms in the ocean with intensity and quantitative phase imaging
CN110487223A (en) A kind of micro- plastics detection device and method based on spatial correlation Yu phase difference value product
RU187103U1 (en) DEVICE FOR RESEARCHING PLANKTON IN HABITAT
Farthing et al. Simultaneous two-color imaging in digital holographic microscopy
Dyomin et al. Study of marine particles using submersible digital holographic camera during the Arctic expedition
Clark et al. Ethology and behavioral ecology of mysticetes
Guo et al. Miniaturized digital inline holographic camera for in-situ plankton detection
Al-Lashi et al. A novel high-resolution optical instrument for imaging oceanic bubbles
Hobson et al. A preliminary study of the distribution of plankton using hologrammetry
Stewart et al. Application of holographic techniques to the study of marine plankton in the field and in the laboratory
Sanguineti et al. Real-time continuous acoustic monitoring of marine mammals in the Mediterranean Sea
Font-Muñoz et al. Pelagic diatoms communicate through synchronized beacon natural fluorescence signaling
Bystrov et al. Underwater optical imaging for automotive wading
Chalvidan et al. High-resolution in situ holographic recording and analysis of marine organisms and particles (HOLOMAR)
CN111561999A (en) Modularized rapid microscopic hyperspectral imaging detector technical field
RU131181U1 (en) SHIP OPTOELECTRONIC METER OF PLANKTON
Jericho et al. Holographic microscopy of marine organisms
Gargano et al. Where do recruits come from? Backward Lagrangian simulation for the deep water rose shrimps in the Central Mediterranean Sea
CN101354480B (en) Plancton double-light path imaging apparatus