海水光谱吸收/散射系数测量仪

苏红雨、杨华元、张宪亮、余浩然、余德萍

四川省科技进步奖

三等奖

四川省人民政府

2008

光学所

在可见光波段,海水的吸收/散射均很小,因此意味着研制的测量装置必须具备高分辨率(10-4)和高精度的能力。另外，仪器用于野外现场，能源仅靠太阳能电池板供给，分配到该设备的功率不超过80W。数据的最终采集靠电台发射传输，测量时间间隔限于15分钟，这将体现出仪器的特点，即为实时、瞬态，结构简便紧凑，而且要全自动化，对环境和测试条件的多变性要有有效的技术措施，以克服这些因素给仪器测量不确定度带来的影响。仪器还须在海水下10m的深处工作，这要求仪器良好的密封性和抗海水的腐蚀性。 为了满足上述要求，研制的仪器具有如下技术特点： 1. 仪器采用双光路法，且使用双液池。 2. 测量采用比较法，以消除光源非稳定因素的影响。 3. 使用积分球作为光束收集器。 4. 采用高准直性（发射角<3〃）平行光管 5. 采用了光纤光谱仪作为光谱数据采集器件。该光谱仪具有12位A/D转换器，最小可探测的信号为80个光子数（λ=480nm）。 双光路可克服光源发光强度不稳定的影响；采用与标准吸收液体比较测定，可以克服仪器自身长期稳定性带来的影响，双液池可消除液池窗口透射率和所处媒体介质的光学特性不同而带来的误差或错差；积分球作光束收集器可以克服光束通过液池后所引起光的偏振态不同和光程缩短所带来的影响；光纤光谱仪用硅二极管线阵作探测仪具有稳定性好（0.1%）,动态宽，瞬态数据采集，测量分辨率为2.5×10-4。 本研究克服了由于海水的光谱吸收和散射很小的难点,研制成功具有高分辨和高精度能力的室外现场测试仪器，其结构紧凑合理, 测量装置构思精巧,测试过程完全自动化, 克服环境和测试条件的多变性带来的影响,实现了海水吸收系数与散射系数的瞬态测量。本次研制的现场海水光谱吸收/散射系统测量装置为国内首创，填补了国内空白。