[发明专利]一种反射移动型水体光学衰减系数测量装置及方法

权利要求书

1.一种反射移动型水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：包括设于水槽（3）外的激光器（1）和探测器（2），设于水槽（3）内的相对的第一光学反射阵列（4）和第二光学反射阵列（5），所述第一光学反射阵列（4）和/或所述第二光学反射阵列（5）为二维阵列，以及开设于水槽壁上的若干透明窗口；

还包括驱动系统（7），用于调节第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）之间的相对距离，以提供活塞式的水体样品进水和排水动力，保证所述水槽（3）内注满所述水体样品；

且该驱动系统还包括有距离读数装置，用于实时读取显示第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）之间的相对距离；

激光器（1）发射激光穿过第一透明窗口（61）进入水体样品测试区，在第一光学反射阵列（4）和第二光学反射阵列（5）之间来回反射，最后穿过第二透明窗口（62）后的光斑被探测器（2）的探测面完全接收；

所述激光器（1）为连续激光器；所述探测器（2）为功率计、单点探测器或面阵探测器，且所述探测器（2）的探测面积大于接收光斑的面积；

还包括多个光通道吸收壁（8），在来回发射的光路中，每对折返的两个平行光线之间设置有一个所述光通道吸收壁（8）。

2.如权利要求1所述的反射移动型水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

所述第一光学反射阵列（4）被固定，所述驱动系统（7）调节第二光学反射阵列（5）的位置。

3.如权利要求1所述的反射移动型水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

所述第二光学反射阵列（5）被固定，所述驱动系统（7）调节第一光学反射阵列（4）的位置。

4.如权利要求1所述的反射移动型水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

激光在所述第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）之间形成对光路的多次180°反向。

5.如权利要求1所述的反射移动型水体光学衰减系数测量装置，其特征在于：

所述第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）均具有连续的多个呈直角的相邻反射界面。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的反射移动型水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过驱动系统（7）的驱动调节第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）之间的相对距离d，测量不同距离所反应的水体内等效传播光程L下，探测器（2）所探测的不同光功率P，并针对得到的多组P-L测量数据进行拟合，从而计算得到水体的光学衰减系数C的值。

7.如权利要求6所述的反射移动型水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、用驱动系统（7）将第二光学反射阵列（5）和第一光学反射阵列（4）调整到初始间距，将所述样品水体抽入所述水槽（3）中，记录为距离d₀；

S2、打开激光器（1），其发射的激光束在经过水体内等效传播光程L后，进入到探测器的探测面，记录此时探测的光功率P₀；

S3、通过驱动系统（7）的驱动调节一次第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）之间的相对距离d，记录为距离d₁，以及记录此时光功率P₁；

S4、重复步骤S3，获得多组不同距离数据，以及对应的光功率数据；

S5、最后进行数据拟合：根据不同的相对距离d换算出不同的水体内等效传播光程L，按照光功率P=A+B·L公式对多次测量的P-L数据进行线性拟合，拟合得到参数B，这里的参数B即为待测样品水体的光学衰减系数C，参数A表征的是非水质因素导致的光学损耗。

8.如权利要求6所述的反射移动型水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、用驱动系统（7）将第二全反射阵列（5）和第一全反射阵列（4）调整到初始间距，将所述样品水体抽入所述水槽（3）中，记录为距离d₀；

S2、打开激光器（1），其发射的激光束在第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）之间形成对光路的多次180°反向，经过水体内等效传播光程L后，进入到探测器的探测面，记录此时探测的光功率P₀；

S3、通过驱动系统（7）的驱动调节一次第一光学反射阵列（4）与第二光学反射阵列（5）之间的相对距离d，记录为距离d₁，以及记录此时光功率P₁；

S4、重复步骤S3，获得多组不同距离数据，以及对应的光功率数据；

S5、最后进行数据拟合：根据公式L=（m+1）d，将不同的相对距离d换算出不同的水体内等效传播光程L，其中m为180°反向的次数，按照光功率P=A+B·L公式对多次测量的P-L数据进行线性拟合，拟合得到参数B，这里的参数B即为待测样品水体的光学衰减系数C，参数A表征的是非水质因素导致的光学损耗。