[发明专利]一种两角度散射光水下粒子浓度测量方法

说明书

本发明公开了一种两角度散射光水下粒子浓度测量方法，属于河工模型检测技术领域，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，反射光线反射在底面上发生折射并折射出底面形成第一折射光线，同时产生折射角θ；第一折射光线在水中发生散射，从散射光线中选取两条散射光线；计算所述梯形棱镜的斜面与水平线夹角；计算光源、第一探测器和第二探测器之间的距离；计算得到所述梯形棱镜的面积。本发明解决了现有水下粒子浓度测量方法结构复杂，一致性难以保证的问题。

技术领域

本发明属于河工模型检测技术领域，具体涉及两角度散射光水下粒子浓度测量方法。

背景技术

目前使用的基于光学散射法水下粒子浓度检测的仪器很多采用双角度散射光探测，其中90度散射光和后向45度散射光是其中的代表，为保证光接收角度相对于发射光角度的正确性，大多数是从结构安装上进行调整，这些系统中发射光源光轴和对应的光学系统光轴是一致的，同样接收探测器光轴和对应光学系统光轴也是一致的，它们分别作一定角度的偏转，通过这两个偏转角保证了对应角度散射光的接收；也有的仅仅采用90度散射角的光电测沙仪采用发射水平安装，接收垂直安装的方法，这些设计在实际安装和使用中带来一定的不便性，对应仪器的安装直径较大，安装要求较高；同时由于工作面不是平整的因而清洗带来不便，需要一种新的测量方法来解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两角度散射光水下粒子浓度测量方法，以解决现有水下粒子浓度测量方法结构复杂，一致性难以保证的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的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，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。

上述液体为水，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°