[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

说明书

本发明公开了一种反射移动型水体光学衰减系数测量装置，其中：包括水槽、激光器、探测器、两组光学反射阵列；还包括驱动系统，调节第一光学反射阵列与第二光学反射阵列之间的相对距离；激光器发射激光穿过第一透明窗口进入水体样品测试区，在第一光学反射阵列和第二光学反射阵列之间来回反射，最后穿过第二透明窗口后的光斑被探测器的探测面完全接收。通过两组光学反射阵列改变激光束传播方向，使来回反射，等效增长了样品水体内部的激光束传播距离，并且可通过驱动系统移动光学反射阵列改变传播距离，获取多组数据进行拟合计算，从而消除了其他参数变量对测量结果的影响，保证了光学衰减系数值的准确性。

技术领域

本发明属于水下光学探测技术领域，具体涉及一种反射移动型水体光学衰减系数测量装置及方法。

背景技术

近年来，随着技术的发展，水下无线光通信手段逐渐兴起。水下无线光通信手段使用蓝绿光波段信号传输信息，具有带宽大、速率高、设备体积小等优点，但受限于水体环境多样性，水下无线光通信系统在不同水体条件下得到的最远水下光通信距离都有所不同，且通信距离往往不大。目前，学术界通用的不同环境下衡量水下光通信距离的性能参数则是采用光学衰减系数及其倍数来描述，然而由于水体对光的吸收和散射是很复杂的物理过程，准确测量水体的衰减系数非常困难。

当前，国际上通常采用仪器来观测光能量在水中的衰减，以确定其对光的衰减系数，如AC系列衰减系数测量仪，然而该产品的价格达到数百万，且操作复杂，不适于进行大规模的商业以及军事应用。因此，提供一种成本低、体积小、操作简单、测量准确的水体光学衰减系数测量装置是当前水下无线光通信技术发展的一个重要环节。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供一种成本低、体积小、操作简单、测量准确的水体光学衰减系数测量装置及方法。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种反射移动型水体光学衰减系数测量装置，其中：包括设于水槽外的激光器和探测器，设于水槽内的相对的第一光学反射阵列和第二光学反射阵列，以及开设于水槽壁上的若干透明窗口；

还包括驱动系统，调节第一光学反射阵列与第二光学反射阵列之间的相对距离；

激光器发射激光穿过第一透明窗口进入水体样品测试区，在第一光学反射阵列和第二光学反射阵列之间来回反射，最后穿过第二透明窗口后的光斑被探测器的探测面完全接收。

进一步优选地，所述第一光学反射阵列被固定，所述驱动系统调节第二光学反射阵列的位置。

进一步优选地，所述第二光学反射阵列被固定，所述驱动系统调节第一光学反射阵列的位置。

进一步优选地，激光在所述第一光学反射阵列与第二光学反射阵列之间形成对光路的多次180°反向。

进一步优选地，所述第一光学反射阵列与第二光学反射阵列均具有连续的多个呈直角的相邻反射界面。

进一步优选地，所述驱动系统具有距离读数装置，用于实时读取显示第一光学反射阵列与第二光学反射阵列之间的相对距离。

进一步优选地，还包括多个光通道吸收壁；

来回反射的光路中，每对折返的两个平行光线之间夹设一个光通道吸收壁。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种反射移动型水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其中，包括如下步骤：

通过驱动系统的驱动调节第一光学反射阵列与第二光学反射阵列之间的相对距离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。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种反射移动型水体光学衰减系数测量装置的测量方法，其中，包括如下步骤：