[发明专利]一种两角度散射光水下粒子浓度测量方法

权利要求书

1.一种两角度散射光水下粒子浓度测量方法，测试系统包括位于液体中的梯形棱镜、向所述梯形棱镜发送光线的发射模块和接收发射模块发出光线的第一探测器及第二探测器，其特征在于：

测量方法包括以下步骤：

步骤一：将一束光线垂直入射到所述梯形棱镜的一侧斜面上，发生反射形成反射光线(2)，所述反射光线(2)反射在底面上发生折射并折射出底面形成第一折射光线(4)，同时产生折射角θ；

所述第一折射光线(4)在液体发生散射，从散射光线中选取第一散射光线(3)和第二散射光线(7)；

所述第一散射光线(3)与第一折射光线(4)构成夹角α，α＝45°，所述第一散射光线(3)垂直从底面梯形棱镜射出；

所述第一折射光线(4)和第二散射光线(7)以第一散射光线(3)为轴线，并产生了散射角α和β，α＝β，所述第二散射光线(7)又在底面上发生折射，产生第二折射光线(5)，所述第二折射光线(5)在另一斜面上发生反射并垂直射出梯形棱镜；

步骤二：计算所述梯形棱镜的斜面与水平线夹角；

步骤三：计算光源、第一探测器和第二探测器之间的距离；

步骤四：根据步骤二，计算得到所述梯形棱镜的面积。

2.根据权利要求1所述的两角度散射光水下粒子浓度测量方法，其特征在于：所述液体为水，步骤二中，所述梯形棱镜斜面与水平线夹角的计算方法如下：

基于预设的α＝45°，由折射公式得n_水sinɑ＝n_玻璃sinθ

θ≈38.8°，n_水＝1.33，n_玻璃＝1.5

在四边形HMFP中，∠PHM+∠HMF+∠θ+∠HPF＝360°

∠PHM+∠HMF＝90°，∠θ＝38.8°，所以∠HPF＝141.2°，∠HPM＝70.6°

得到∠PMF＝70.6°

在△MOF中，∠MFO＝90°，∠OMF＝∠PMF＝70.6°得∠O＝19.4°

又在△OPB中，可得∠ABO＝∠PBO＝70.6°

故梯形棱镜斜面与水平线夹角为70.6°。

3.根据权利要求2所述的两角度散射光水下粒子浓度测量方法，其特征在于：步骤三中，所述光源、第一探测器和第二探测器之间的距离计算方法如下：

当EQ＝5cm时，FE＝5cm

根据对称性可得BF＝5cm

△MPB与△MBF全等，

在△HMP中，HM≈6.659cm

HK＝HM+BF＝11.659cm

根据光路对称性可知，在安置光源与第一探测器和第二探测器时，其安置间隔为11.659cm。

4.根据权利要求3所述的两角度散射光水下粒子浓度测量方法，其特征在于：所述梯形棱镜的面积计算方法如下：

∠A＝∠HPM＝70.6°，

AD＝2AK＝2(AM+MK)＝2(21.271+5)＝52.542cm

BC＝20cm

5.根据权利要求1至4任意一项所述的两角度散射光水下粒子浓度测量方法，其特征在于：所述发射模块采用的是红外发射模块。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的两角度散射光水下粒子浓度测量方法，其特征在于：所述梯形棱镜、发射模块、第一探测器及第一探测器均安装在同一水平面上。