RU2605640C2 - METHOD OF DETERMINING SPECTRUM ATTENUATION COEFFICIENT OF COLLIMATED LIGHT IN SEA WATER "in situ" - Google Patents

METHOD OF DETERMINING SPECTRUM ATTENUATION COEFFICIENT OF COLLIMATED LIGHT IN SEA WATER "in situ" Download PDF

Info

Publication number
RU2605640C2
RU2605640C2 RU2014152767/28A RU2014152767A RU2605640C2 RU 2605640 C2 RU2605640 C2 RU 2605640C2 RU 2014152767/28 A RU2014152767/28 A RU 2014152767/28A RU 2014152767 A RU2014152767 A RU 2014152767A RU 2605640 C2 RU2605640 C2 RU 2605640C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
light
optical axis
channel
values
Prior art date
Application number
RU2014152767/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014152767A (en
Inventor
Александр Александрович Латушкин
Олег Викторович Мартынов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН "МГИ РАН")
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 бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН "МГИ РАН") filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН "МГИ РАН")
Priority to RU2014152767/28A priority Critical patent/RU2605640C2/en
Publication of RU2014152767A publication Critical patent/RU2014152767A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2605640C2 publication Critical patent/RU2605640C2/en

Links

Images

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
    • G01N21/59—Transmissivity
    • 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
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/4133—Refractometers, e.g. differential

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

FIELD: ecology.
SUBSTANCE: invention can be used for oceanographic tasks and environmental monitoring. From a radiation source sending a light beam and dividing it into two beams, first of which is directed along the optical axis of the measuring channel and directed from the housing of the device into a sea water to a triple-prism, then back into the housing of the device and then to the photodetector. Second beam is directed on the optical axis of the reference channel on the rectangular prism and then to the photodetector. Channel signals are recorded, ambient light contribution is determined on the value of received signals and analogue-to-digital conversion of these signals is provided. To record use a two-element photodetector, on one light-sensitive platform of which is directed first beam, and the second beam to the other. Contribution of ambient light on the values of reference signals and measuring channels is performed by synchronous detection of these signals on each of n preset sections of the spectrum. Values of spectral attenuation coefficient of collimated light are determined using calibration coefficients. Salinity sensor is used, its signals are recorded, their analogue-to-digital conversion is carried out and using the obtained values of signals are introduced the correction coefficients, caused by contribution of variability of fresnel light reflection, to the obtained values of spectrum of the attenuation coefficient of collimated light.
EFFECT: technical result - increase of accuracy and speed of measurement.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для исследования морской воды в натурных условиях и может быть использовано для задач океанографии и контроля окружающей среды.The invention relates to measuring technique, is intended for the study of sea water in natural conditions and can be used for oceanography and environmental control.

Известен Прозрачномер морской воды [1], содержащий контейнер с иллюминатором, источник излучения, фотоприемное устройство, коллиматор, светоделительное устройство, объектив, обтюратор, систему синхронизации, отражающую триппель-призму, опорный и измерительный тракты. Способ, заложенный в основу работы этого устройства, наиболее близко подходит к заявленному изобретению по совокупности признаков, поэтому он выбран в качестве прототипа.Known Transparent sea water [1], containing a container with a porthole, a radiation source, a photodetector, a collimator, a beam splitter, a lens, a shutter, a synchronization system that reflects a triple prism, reference and measuring paths. The method laid down in the basis of the operation of this device most closely approaches the claimed invention by the totality of features, therefore, it is selected as a prototype.

Для обеспечения измерений показателя ослабления света морской воды в самом океане, в точке исследования, в прототипе применен метод последовательного измерения световых потоков (измерительного, опорного, темнового потоков и интенсивности внешней засветки). Прозрачномер оснащен измерительными каналами давления, температуры и вакуума, которые не учитываются при измерении показателя ослабления направленного света и не влияют на точность и стабильность измерения. Измерения проводятся в одном спектральном диапазоне (532 нм), что не позволяет в дальнейшем получить данные о распределении компонентного состава морской воды - растворенное органическое вещество (РОВ), общее взвешенное вещество (ОВВ), характеризующие состояние водной экосистемы.To ensure measurements of the light attenuation index of seawater in the ocean itself, at the research point, the prototype uses the method of sequential measurement of light fluxes (measuring, reference, dark fluxes and the intensity of external illumination). The transparent meter is equipped with pressure, temperature and vacuum measuring channels, which are not taken into account when measuring the directional attenuation coefficient and do not affect the accuracy and stability of the measurement. The measurements are carried out in one spectral range (532 nm), which does not allow further obtaining data on the distribution of the component composition of sea water - dissolved organic matter (DOM), total suspended matter (SIR), characterizing the state of the aquatic ecosystem.

Сходными с существенными признаками заявленного изобретения являются следующие признаки прототипа: в корпусе прибора от источника излучения посылают узконаправленный пучок света и разделяют его на два луча, первый из которых направляют по оптической оси измерительного канала, формируют из него параллельный пучок света и направляют его из корпуса прибора в морскую воду до триппель-призмы, затем - назад по той же оптической оси в корпус прибора и далее - на фотоприемник, а второй луч направляют по оптической оси опорного канала на прямоугольную призму и далее - на фотоприемник, при этом оптическая ось опорного канала находится внутри корпуса прибора и перпендикулярна оптической оси измерительного канала, регистрируют сигналы опорного и измерительного каналов, осуществляют их дифференциальное усиление, определяют вклад внешней засветки на значения полученных сигналов и осуществляют аналого-цифровое преобразование этих сигналов.Similar to the essential features of the claimed invention are the following features of the prototype: a narrow beam of light is sent from the radiation source in the device’s body and divided into two beams, the first of which is sent along the optical axis of the measuring channel, a parallel light beam is formed from it and directed from the device’s body into seawater to a triple prism, then back along the same optical axis to the device body and then to the photodetector, and the second beam is directed along the optical axis of the reference channel in a straight line the prism and then to the photodetector, while the optical axis of the reference channel is located inside the device and perpendicular to the optical axis of the measuring channel, the signals of the reference and measuring channels are recorded, they are differentially amplified, the contribution of external illumination to the values of the received signals is determined, and analog-digital conversion of these signals.

Недостатком прототипа является временное разнесение световых компенсирующих потоков (темнового, светового потоков и интенсивности внешней засветки) по отношению к функциональным световым потокам (измерительному - прошедшему и ослабленному водной средой и опорному - отраженному от зеркала), которое при зондировании со скоростью до 1-1,5 м/с приводит к значительной ошибке измерения. Кроме того, не учитывается влияние внешней засветки, которая зависит от флуктуации подводной освещенности, определяемой характеристиками поверхностного волнения, имеет высокочастотные спектральные составляющие и носит случайный характер, что приводит к несоответствию вклада внешней засветки в момент проведения измерения измерительного и опорного световых потоков и измерению внешней засветки как компенсирующего светового потока.The disadvantage of the prototype is the temporary separation of the light compensating fluxes (dark, light fluxes and the intensity of external illumination) relative to the functional light fluxes (measuring - transmitted and attenuated by the aqueous medium and reference - reflected from the mirror), which when sensing at a speed of 1-1, 5 m / s leads to a significant measurement error. In addition, the influence of external illumination, which depends on fluctuations of underwater illumination, determined by the characteristics of surface waves, is not taken into account, has high-frequency spectral components and is random in nature, which leads to a mismatch between the contribution of external illumination at the time of measurement and reference light flux measurements and the measurement of external illumination as a compensating light flux.

Интенсивность измерительного светового потока зависит как от собственно оптической плотности морской воды, так и от френелевского отражения от граней оптических деталей, находящихся в морской среде. В свою очередь, интенсивность френелевского отражения зависит от показателя преломления морской воды, который изменяется в широком пределе, и неучет изменяющегося вклада в расчет показателя ослабления направленного света приводит к увеличению погрешности его измерения.The intensity of the measuring light flux depends both on the actual optical density of sea water and on Fresnel reflection from the faces of optical parts in the marine environment. In turn, the intensity of the Fresnel reflection depends on the refractive index of sea water, which varies over a wide range, and neglecting the changing contribution to the calculation of the attenuation coefficient of directional light leads to an increase in the measurement error.

В основу изобретения поставлена задача создания способа определения спектрального показателя ослабления направленного света в морской воде «in situ», совокупностью существенных признаков которого обеспечивается новое техническое свойство - возможность учитывать вклад внешней засветки и вклад френелевского отражения при определении спектрального показателя ослабления света. Указанное новое свойство обусловливает достижение технического результата изобретения - повышение точности и быстродействия измерений, а также расширение функциональных возможностей, так как на основе полученных данных о значениях спектрального показателя ослабления направленного света возможно, как продолжение процесса измерений в натурных условиях, дальнейшее определение концентраций оптически активных веществ в море, таких как РОВ и ОВВ, что позволяет судить о состоянии водной экосистемы.The basis of the invention is the task of creating a method for determining the spectral index of attenuation of directional light in sea water "in situ", the combination of the essential features of which provides a new technical property - the ability to take into account the contribution of external illumination and the contribution of Fresnel reflection in determining the spectral index of light attenuation. The specified new property determines the achievement of the technical result of the invention — improving the accuracy and speed of measurements, as well as expanding the functionality, since based on the obtained data on the values of the spectral index of attenuation of directional light, it is possible, as a continuation of the measurement process in natural conditions, to further determine the concentrations of optically active substances in the sea, such as DOM and WWS, which allows us to judge the state of the aquatic ecosystem.

Задача изобретения решается тем, что в способе определения спектрального показателя ослабления направленного света в морской воде «in situ», который заключается в том, что в корпусе прибора от источника излучения посылают узконаправленный пучок света и разделяют его на два луча, первый из которых направляют по оптической оси измерительного канала, формируют из него параллельный пучок света и направляют его из корпуса прибора в морскую воду до триппель-призмы, затем - назад по той же оптической оси в корпус прибора и далее - на фотоприемник, а второй луч направляют по оптической оси опорного канала на прямоугольную призму и далее - на фотоприемник, при этом оптическая ось опорного канала находится внутри корпуса прибора и перпендикулярна оптической оси измерительного канала, регистрируют сигналы опорного и измерительного каналов, осуществляют их дифференциальное усиление, определяют вклад внешней засветки на значения полученных сигналов и осуществляют аналого-цифровое преобразование этих сигналов, новым является то, что используют двухэлементный фотоприемник, на одну светочувствительную площадку которого направляют прошедший по оптической оси измерительного канала первый луч, а на другую светочувствительную площадку - прошедший по оптической оси опорного канала второй луч, используют n-канальный источник излучения и осуществляют модуляцию, обеспечивая заданные частотно-фазовые характеристики первого и второго лучей, определяют вклад внешней засветки на значения сигналов опорного и измерительного каналов путем синхронного детектирования этих сигналов на каждом из n заданных участков спектра и определяют значения спектрального показателя ослабления направленного света с использованием градуировочных коэффициентов, используют размещенный в морской воде датчик солености, регистрируют его сигналы и осуществляют их аналого-цифровое преобразование, с использованием полученных значений сигналов вводят поправочные коэффициенты, обусловленные вкладом изменчивости френелевского отражения света, в полученные значения спектрального показателя ослабления направленного света.The objective of the invention is solved in that in the method for determining the spectral index of attenuation of directional light in sea water "in situ", which consists in the fact that a narrow beam of light is sent from the radiation source in the device’s body and is divided into two beams, the first of which is directed along the optical axis of the measuring channel, a parallel beam of light is formed from it and sent from the device’s body to sea water to a triple prism, then back along the same optical axis to the device’s body and then to the photodetector, and the second beam is directed along the optical axis of the reference channel to a rectangular prism and then to the photodetector, while the optical axis of the reference channel is located inside the device and is perpendicular to the optical axis of the measuring channel, the signals of the reference and measuring channels are recorded, their differential amplification is carried out, the contribution of external illumination is determined on the values of the received signals and carry out analog-to-digital conversion of these signals, new is that they use a two-element photodetector, on one light the sensitive area of which is directed by the first beam transmitted along the optical axis of the measuring channel, and the second beam transmitted by the optical axis of the reference channel is transmitted to another photosensitive area, an n-channel radiation source is used and modulation is performed, providing the specified frequency-phase characteristics of the first and second rays, determine the contribution of external illumination to the values of the signals of the reference and measuring channels by synchronously detecting these signals on each of n specified sections of the spectrum and they add the values of the spectral index of attenuation of the directional light using calibration coefficients, use the salinity sensor located in sea water, record its signals and perform their analog-to-digital conversion, use the obtained signal values to introduce correction coefficients due to the contribution of the variability of the Fresnel reflection of light to the obtained values spectral index of attenuation of directional light.

Сущность изобретения поясняется со ссылкой на чертеж, на котором приведена структурная схема одного из возможных исполнений измерителя, реализующего заявленный способ.The invention is illustrated with reference to the drawing, which shows a structural diagram of one of the possible versions of the meter that implements the claimed method.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Измеритель содержит герметичный корпус 1, в котором размещен n-канальный источник излучения 2 (в качестве него в данном случае используется 4-цветный светодиод фирмы LEDENGINE), который через коммутатор 3 подключен к источнику питания 4, подключенному к модулятору 5. Формируют узконаправленный пучок света и с помощью светоделительной пластины 6, расположенной по ходу пучка света под углом 45°, разделяют его на два луча, при этом с помощью модулятора 5 обеспечивают заданные частотно-фазовые характеристики этих лучей.The meter contains a sealed housing 1, in which an n-channel radiation source 2 is placed (in this case, a 4-color LED from LEDENGINE is used in this case), which is connected through a switch 3 to a power source 4 connected to a modulator 5. A narrow beam of light is formed and using a beam splitting plate 6 located along the light beam at an angle of 45 °, divide it into two beams, while using the modulator 5 provide the specified frequency-phase characteristics of these beams.

Модуляция этих лучей света позволяет осуществить последующую селекцию измерительного и опорного световых потоков по отношению к случайной внешней засветке и синхронизацию каналов источника излучения, что является отличительной особенностью заявленного способа по сравнению с прототипом (в устройстве по патенту [1] также используется термин «модулятор пучков», поз. 4, однако по своей сути, как это следует из описания прототипа, этот элемент конструкции является обтюратором).The modulation of these light rays allows the subsequent selection of the measuring and reference light fluxes with respect to random external illumination and synchronization of the radiation source channels, which is a distinctive feature of the claimed method in comparison with the prototype (the device according to the patent [1] also uses the term “beam modulator” , item 4, however, in essence, as follows from the description of the prototype, this structural element is an obturator).

Первый из лучей через светоделительную пластину 6 направляется прямо по оптической оси измерительного канала 7 и проходит через объектив-иллюминатор 8, формирующий из него параллельный пучок света, который направляется из корпуса 1 прибора в морскую воду до триппель-призмы 9, которая отстоит от корпуса 1 на расстоянии выбранной оптической базы. Затем триппель-призма 9 возвращает первый луч, ослабленный исследуемой средой, назад в корпус 1 через тот же объектив-иллюминатор 8 по этой же оптической оси измерительного канала 7.The first of the rays through the beam splitter plate 6 is directed directly along the optical axis of the measuring channel 7 and passes through the porthole lens 8, forming a parallel beam of light from it, which is sent from the housing 1 of the device into sea water to the triple prism 9, which is separated from the housing 1 at a distance of the selected optical base. Then the triple-prism 9 returns the first beam, weakened by the test medium, back to the housing 1 through the same porthole lens 8 along the same optical axis of the measuring channel 7.

Второй луч не выходит за пределы корпуса 1 - он отражается от светоделительной пластины 6 и направляется по оптической оси опорного канала 10. Расположение светоделительной пластины 6 под углом 45° к ходу светового пучка обеспечивает перпендикулярность оси опорного канала 10 по отношению к оси измерительного канала 7. Проходя по оптической оси опорного канала 10, второй луч попадает на прямоугольную призму 11, которая возвращает его назад по этой же оптической оси 10.The second beam does not extend outside the housing 1 - it is reflected from the beam splitter plate 6 and is directed along the optical axis of the reference channel 10. The location of the beam splitter plate 6 at an angle of 45 ° to the light beam ensures the axis of the reference channel 10 is perpendicular to the axis of the measuring channel 7. Passing along the optical axis of the reference channel 10, the second beam hits the rectangular prism 11, which returns it back along the same optical axis 10.

Измеритель содержит двухэлементный фотоприемник 12 (фотодиод). Первый луч, возвращенный триппель-призмой 9 из исследуемой среды назад в корпус 1, отразившись от светоделительной пластины 6, фокусируется в центре диафрагмы (позицией не обозначена) и попадает на одну из светочувствительных площадок, 12.2, двухэлементного фотодиода 12. Второй луч, прошедший по оптической оси опорного канала 10, через другую диафрагму (также позицией не обозначена) попадает на другую светочувствительную площадку, 12.1, двухэлементного фотодиода 12.The meter contains a two-element photodetector 12 (photodiode). The first beam returned by the triple prism 9 from the test medium back to the housing 1, reflected from the beam splitter plate 6, focuses in the center of the diaphragm (not indicated by the position) and falls on one of the photosensitive areas, 12.2, of the two-element photodiode 12. The second beam, transmitted through the optical axis of the reference channel 10, through another diaphragm (also not indicated by the position) gets to another photosensitive area, 12.1, two-element photodiode 12.

Регистрируют сигналы опорного 10 и измерительного 7 каналов и осуществляют их дифференциальное усиление с помощью усилителей 13 и 14 соответственно. Затем, на каждом из 4-х заданных участков спектра (например, 380, 530, 590 и 660 нм) определяют вклад внешней засветки на значения сигналов опорного 10 и измерительного 7 каналов при помощи синхронного детектора 15. Многоспектральность обеспечивает возможность уточнения спектра ослабления света в морской воде, что повышает точность измерений. После этого сигналы подаются на аналого-цифровой преобразователь 16 МК (микроконтроллер) ADuC814. Микроконтроллером 16 осуществляется оцифровка аналоговых сигналов и формирование кадра в последовательном коде. Для передачи данных по кабелю в компьютер уровни выходных сигналов микроконтроллера 16 преобразуются в уровни стандарта RS-232C. Расчет спектрального показателя ослабления света, визуализация хода измерений в реальном режиме времени осуществляются персональным компьютером с помощью программы, разработанной в среде LabVIEW. Расчет спектрального показателя ослабления света осуществляют с использованием градуировочных коэффициентов, которые определяются по известной методике, например [2].The signals of the reference 10 and the measuring 7 channels are recorded and their differential amplification is carried out using amplifiers 13 and 14, respectively. Then, on each of the 4 specified sections of the spectrum (for example, 380, 530, 590 and 660 nm), the contribution of external illumination to the values of the signals of the reference 10 and measuring 7 channels is determined using a synchronous detector 15. The multispectrality makes it possible to refine the light attenuation spectrum in sea water, which increases the accuracy of measurements. After that, the signals are fed to an analog-to-digital converter 16 MK (microcontroller) ADuC814. The microcontroller 16 digitizes the analog signals and the formation of the frame in a serial code. To transfer data via cable to a computer, the output levels of the microcontroller 16 are converted to levels of the RS-232C standard. Calculation of the spectral index of light attenuation, visualization of the measurement progress in real time is carried out by a personal computer using a program developed in the LabVIEW environment. The calculation of the spectral index of light attenuation is carried out using calibration coefficients, which are determined by a known method, for example [2].

Используют размещенный в морской воде датчик солености 17. Предварительно в лабораторных условиях проводят ряд измерений, регистрируют сигналы спектрального показателя ослабления света при различных концентрациях морской соли и получают регрессионные уравнения, их связывающие. В натурных условиях регистрируют сигналы датчика солености и осуществляют их аналого-цифровое преобразование с помощью микроконтроллера 16. С использованием полученных значений сигналов вводят поправочные коэффициенты, обусловленные вкладом изменчивости френелевского отражения света, в полученные значения спектрального показателя ослабления направленного света.A salinity sensor 17 located in seawater is used. Previously, in the laboratory, a series of measurements are carried out, signals of the spectral index of light attenuation at various concentrations of sea salt are recorded, and regression equations connecting them are obtained. Under field conditions, the signals of the salinity sensor are recorded and their analog-to-digital conversion is performed using the microcontroller 16. Using the obtained signal values, correction coefficients due to the contribution of the variability of the Fresnel reflection of light are introduced into the obtained values of the spectral index of attenuation of the directional light.

Проведение измерений в нескольких участках спектра дает также возможность расчета оптически активных компонент, например концентрации РОВ и ОВВ. По данным измерений спектрального показателя направленного света в м-1 и концентрации ОВВ (РОВ) определяются регрессионные уравнения, их связывающие [3]. По полученным уравнениям определяются коэффициенты для расчета РОВ и ОВВ по данным, полученным заявленным способом.Carrying out measurements in several parts of the spectrum also makes it possible to calculate optically active components, for example, the concentration of DOM and SIR. According to the measurements of the spectral index of the directional light in m -1 and the concentration of SIR (DOM), the regression equations are determined that link them [3]. According to the obtained equations, the coefficients for calculating the DOM and SIR according to the data obtained by the claimed method are determined.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU №2341786, кл. G01N 21/59, опубл. 20.12.2008. Бюл. №35 - прототип.1. Patent RU No. 2341786, cl. G01N 21/59, publ. 12/20/2008. Bull. No. 35 is a prototype.

2. Sea Tech inc. Transmissometer manual. Serial number 212D.2. Sea Tech inc. Transmissometer manual. Serial number 212D.

3. Маньковский В.И., Соловьев M.B. Связь показателя ослабления излучения с концентрацией взвеси в водах Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2003 №2. С. 60-65.3. Mankovsky V.I., Soloviev M.B. The relationship of the attenuation of radiation with the concentration of suspended matter in the waters of the Black Sea // Marine Hydrophysical Journal. 2003 No. 2. S. 60-65.

Claims (1)

Способ определения спектрального показателя ослабления направленного света в морской воде «in situ», заключающийся в том, что в корпусе прибора от источника излучения посылают узконаправленный пучок света и разделяют его на два луча, первый из которых направляют по оптической оси измерительного канала, формируют из него параллельный пучок света и направляют его из корпуса прибора в морскую воду до триппель-призмы, затем - назад по той же оптической оси в корпус прибора и далее - на фотоприемник, а второй луч направляют по оптической оси опорного канала на прямоугольную призму и далее - на фотоприемник, при этом оптическая ось опорного канала находится внутри корпуса прибора и перпендикулярна оптической оси измерительного канала, регистрируют сигналы опорного и измерительного каналов, осуществляют их дифференциальное усиление, определяют вклад внешней засветки на значения полученных сигналов и осуществляют аналого-цифровое преобразование этих сигналов, отличающийся тем, что используют двухэлементный фотоприемник, на одну светочувствительную площадку которого направляют прошедший по оптической оси измерительного канала первый луч, а на другую светочувствительную площадку - прошедший по оптической оси опорного канала второй луч, используют n-канальный источник излучения и осуществляют модуляцию, обеспечивая заданные частотно-фазовые характеристики первого и второго лучей, определяют вклад внешней засветки на значения сигналов опорного и измерительного каналов путем синхронного детектирования этих сигналов на каждом из n заданных участков спектра и определяют значения спектрального показателя ослабления направленного света с использованием градуировочных коэффициентов, используют размещенный в морской воде датчик солености, регистрируют его сигналы и осуществляют их аналого-цифровое преобразование, с использованием полученных значений сигналов вводят поправочные коэффициенты, обусловленные вкладом изменчивости френелевского отражения света, в полученные значения спектрального показателя ослабления направленного света. A method for determining the spectral index of attenuation of directional light in seawater “in situ”, which consists in sending a narrow beam of light from the radiation source and dividing it into two beams, the first of which is directed along the optical axis of the measuring channel, formed from it parallel beam of light and direct it from the device body into sea water to a triple prism, then back along the same optical axis to the device body and then to the photodetector, and the second beam is sent along the optical axis of the reference of the channel to a rectangular prism and then to the photodetector, while the optical axis of the reference channel is located inside the device body and perpendicular to the optical axis of the measuring channel, the signals of the reference and measuring channels are recorded, their differential amplification is carried out, the contribution of external illumination to the values of the received signals is determined, and analog-to-digital conversion of these signals, characterized in that they use a two-element photodetector, which I direct to one photosensitive area t the first beam passed along the optical axis of the measuring channel, and the second beam passed along the optical axis of the reference channel to the other photosensitive area, use the n-channel radiation source and modulate, providing the specified frequency-phase characteristics of the first and second rays, determine the contribution of external illumination on the values of the signals of the reference and measuring channels by synchronously detecting these signals on each of n specified sections of the spectrum and determine the values of the spectral index of the donkey of directional light using calibration coefficients, use a salinity sensor located in sea water, register its signals and perform their analog-to-digital conversion, using the obtained signal values, introduce correction coefficients due to the contribution of the variability of the Fresnel reflection of light to the obtained values of the spectral index of attenuation of directional Sveta.
RU2014152767/28A 2014-12-24 2014-12-24 METHOD OF DETERMINING SPECTRUM ATTENUATION COEFFICIENT OF COLLIMATED LIGHT IN SEA WATER "in situ" RU2605640C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152767/28A RU2605640C2 (en) 2014-12-24 2014-12-24 METHOD OF DETERMINING SPECTRUM ATTENUATION COEFFICIENT OF COLLIMATED LIGHT IN SEA WATER "in situ"

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152767/28A RU2605640C2 (en) 2014-12-24 2014-12-24 METHOD OF DETERMINING SPECTRUM ATTENUATION COEFFICIENT OF COLLIMATED LIGHT IN SEA WATER "in situ"

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014152767A RU2014152767A (en) 2016-07-20
RU2605640C2 true RU2605640C2 (en) 2016-12-27

Family

ID=56413191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014152767/28A RU2605640C2 (en) 2014-12-24 2014-12-24 METHOD OF DETERMINING SPECTRUM ATTENUATION COEFFICIENT OF COLLIMATED LIGHT IN SEA WATER "in situ"

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2605640C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193689U1 (en) * 2019-08-30 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) Laser device for measuring the attenuation coefficient of the aquatic environment
RU2814064C1 (en) * 2023-07-06 2024-02-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН ФИЦ МГИ) Transparent sea water gauge

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113405660B (en) * 2021-06-07 2022-10-11 海南热带海洋学院 Potential rail spectral radiance calibration device and method under underwater spectral imaging equipment
CN113607658B (en) * 2021-08-05 2023-12-12 大连海事大学 Method for acquiring oil film attenuation coefficient based on oil film gray value

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4416542A (en) * 1981-06-15 1983-11-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nighttime/daytime diffuse attenuation coefficient device for seawater
WO2008090186A1 (en) * 2007-01-24 2008-07-31 Groupe Des Ecoles Des Telecommunications / Ecole Nationale Superieure Des Telecommunications De Bretagne Optical sensor for measuring salinity and visibility in sea water
RU2341786C2 (en) * 2006-12-21 2008-12-20 Владимир Александрович Артемьев Sea water transparency meter
CN101839854A (en) * 2010-05-31 2010-09-22 中国科学院南海海洋研究所 Long optical path sea water absorption coefficient measuring device and working method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4416542A (en) * 1981-06-15 1983-11-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nighttime/daytime diffuse attenuation coefficient device for seawater
RU2341786C2 (en) * 2006-12-21 2008-12-20 Владимир Александрович Артемьев Sea water transparency meter
WO2008090186A1 (en) * 2007-01-24 2008-07-31 Groupe Des Ecoles Des Telecommunications / Ecole Nationale Superieure Des Telecommunications De Bretagne Optical sensor for measuring salinity and visibility in sea water
CN101839854A (en) * 2010-05-31 2010-09-22 中国科学院南海海洋研究所 Long optical path sea water absorption coefficient measuring device and working method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rottgers R, McKee D, Utschig C. "Temperature and salinity correction coefficients for light absorption by water in the visible to infrared spectral region" Opt Express, 2014 Oct 20;22(21):25093-108. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193689U1 (en) * 2019-08-30 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) Laser device for measuring the attenuation coefficient of the aquatic environment
RU2817043C1 (en) * 2022-11-23 2024-04-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Method and device for measuring distribution of spectral solar illumination in photic layer of water bodies
RU2814064C1 (en) * 2023-07-06 2024-02-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН ФИЦ МГИ) Transparent sea water gauge

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014152767A (en) 2016-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Miller et al. Determining CDOM absorption spectra in diverse coastal environments using a multiple pathlength, liquid core waveguide system
Röttgers et al. Measurements of optical absorption by chromophoric dissolved organic matter using a point‐source integrating‐cavity absorption meter
CN108020504A (en) Optical measuring instrument and sample refractive index, optical rotatory spectrum and chiral molecules Enantiomeric excess measurement analysis method based on the weak measurement of quantum
RU2605640C2 (en) METHOD OF DETERMINING SPECTRUM ATTENUATION COEFFICIENT OF COLLIMATED LIGHT IN SEA WATER "in situ"
CN104296875B (en) Light beam polarization degree measuring device and method
KR100947031B1 (en) Apparatus for measuring the Refractive Index and Thickness of Phase Object using Three-different-wavelength Light Sources and the Method therewith
RU2011138146A (en) TOUCH DEVICE FOR DETERMINING A SUBJECT
CN107850533A (en) Concentration measurement apparatus
CN203672786U (en) Dual-wavelength-modulation photoelectric detection device for trace materials
CN103759675B (en) A kind of synchronization detecting method for optical element aspheric surface micro structure
Chang et al. A fibre optic Fresnel ratio meter for measurements of solute concentration and refractive index change in fluids
CN103528991A (en) System and method for measuring organic matter content of soil
RU2304759C1 (en) Remote three-wave method of measuring thickness of film films
RU94335U1 (en) SUBMERSIBLE PROBE FOR DETERMINING HYDROPHYSICAL AND HYDROCHEMICAL PARAMETERS OF WATER IN WATER BODIES
CN109343075A (en) For differentiating the laser polarization detection system of submarine target
CN113607658B (en) Method for acquiring oil film attenuation coefficient based on oil film gray value
Kulshreshtha et al. Estimation of Secchi transparency in turbid coastal waters
RU2300077C1 (en) Remote method of measuring thickness of oil product thick films onto water surface
CN206515231U (en) A kind of humidity measuring instrument based on Difference Absorption technology
CN105738298B (en) A kind of aqueous solution turbidimetry method and device based on chromaticity coordinates value
RU2706510C1 (en) Method for measuring spatial coherence radius of location optical signals
RU2014103423A (en) METHOD FOR MEASURING REFRACTION INDICATOR AND DISPERSION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2814064C1 (en) Transparent sea water gauge
Che et al. Measurement of permanganate index in water using hand-held fluorescence spectrometer
RU2503041C2 (en) Method for remote determination of characteristics of surface water body environment