專利名稱：水下環(huán)境光原位測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境光學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水下環(huán)境光原位測量裝置。
背景技術(shù)：
光合有效福射(PhotosyntheticallyActive Radiation-PAR),是指能被綠色
植物用來進(jìn)行光合作用波長為400nnT700nm范圍的光，它是形成植物能量的基本能源，直接影響著植物的生長、發(fā)育、產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量。目前已有測量環(huán)境光的儀表大都只能在陸地空間測量，能進(jìn)入水下環(huán)境原位測量的儀器很少，并且都是只能測量180度半空間立體角范圍內(nèi)的光，且大角度測量更是誤差很大，而自然環(huán)境中除了有日照輻射外，還有周圍環(huán)境形成的漫反輻射，這些光輻射對(duì)植物都是有影響的?，F(xiàn)有輻射測量儀表受自然環(huán)境因素影響大，可靠性差、測量精度不高、環(huán)境光的空間接收角度小，使得使用范圍和領(lǐng)域受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有環(huán)境光測量儀在測量光合有效輻射方面所存在的問題與不足，本發(fā)明提供了一種能夠適用于水下和陸地空間不同所需環(huán)境的測量，滿足科研和生產(chǎn)需求的采用球形結(jié)構(gòu)外殼作為光收集器的水下環(huán)境光原位測量裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
水下環(huán)境光原位測量裝置，包括有光電探測器、控制器，其特征在于還包括有具有球形結(jié)構(gòu)外殼的光收集器、基座、聯(lián)網(wǎng)主機(jī)，光電探測器置于光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)，光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼的內(nèi)表面涂有漫反射涂層，所述的光收集器置于基座上，光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼與基座之間開有通孔，基座的下方設(shè)有防水接插件，所述的控制器包括有電源供電模塊、信號(hào)采集模塊、數(shù)字控制模塊和顯示輸出模塊，數(shù)字控制模塊的主控單元為單片機(jī)，電源供電模塊分別為信號(hào)采集模塊、數(shù)字控制模塊、顯示輸出模塊供電，光電探測器的信號(hào)輸出端穿過通孔通過防水接插件與控制器的信號(hào)采集模塊連接，信號(hào)采集模塊的信號(hào)輸出端接入數(shù)字控制模塊的單片機(jī)，單片機(jī)外接顯示輸出模塊，單片機(jī)還通過串口與聯(lián)網(wǎng)主機(jī)通信連接。所述的控制器為手持顯不控制器,控制器還包括有一個(gè)殼體，電源供電模塊、信號(hào)采集模塊、數(shù)字控制模塊、顯示輸出模塊置于殼體內(nèi)，殼體上開有一個(gè)條形槽，顯示控制模塊的顯示屏嵌在條形槽中。所述的光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(簡稱PMMA)。所述的光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)表面的漫反射涂層的材料采用聚四氟已烯懸浮樹脂。本發(fā)明的原理是
本發(fā)明是采用一種具有球形結(jié)構(gòu)外殼的光收集器，光收集器采用聚甲基丙烯酸甲酯(簡稱PMMA)為材料，對(duì)光收集器內(nèi)表面進(jìn)行漫反射涂層處理，漫反射涂層采用聚四氟已烯懸浮樹脂為材料，當(dāng)光輻射進(jìn)入光收集器后會(huì)在內(nèi)部形成漫反射體。因此，從任何方向投射來的光線進(jìn)入這個(gè)光收集器后在內(nèi)部空間都會(huì)形成均勻的漫反輻射，從而能夠讓置于內(nèi)部的光電探測器對(duì)大角度入射的光輻射也有很好的響應(yīng)，提高了測量儀的角度響應(yīng)特性。光電探測器的光探頭接收的光輻射經(jīng)光電探測轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)傳輸至控制器的數(shù)字控制模塊。為了滿足科研和生產(chǎn)需求，水下環(huán)境光原位測量裝置設(shè)計(jì)有兩種工作模式單機(jī)運(yùn)行模式和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式；在單機(jī)運(yùn)行模式下，可作為便攜式測量設(shè)備，測量結(jié)果直接由手持顯示控制器的顯示輸出模塊顯示給出；在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式下，測量結(jié)過通過串口上傳至控制室內(nèi)的聯(lián)網(wǎng)主機(jī)，聯(lián)網(wǎng)主機(jī)通過串行口與監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行通訊。與現(xiàn)有環(huán)境光測量儀表相比，本發(fā)明的有益效果在于
1)本發(fā)明的光收集器采用球殼形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)部表面進(jìn)行漫射涂層處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間環(huán)境光的大角度收集，使測量具有良好的穩(wěn)定性和角度響應(yīng)特性；
2)、本發(fā)明具有單機(jī)運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行兩種模式，可以滿足不同條件和要求下的應(yīng)用；
3)、本發(fā)明工作溫度范圍寬、接收光輻射角度大，能夠快速、實(shí)時(shí)、在線自動(dòng)準(zhǔn)確測量， 能夠適用于水下和陸地空間不同所需環(huán)境的測量，滿足科研和生產(chǎn)需求。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的光收集器、基座、防水接插件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的控制器的結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的角度響應(yīng)特性示意圖。圖5為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接收光信號(hào)與輸出電信號(hào)關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-3所示，水下環(huán)境光原位測量裝置，包括有光電探測器、控制器I、具有球形結(jié)構(gòu)外殼的光收集器2、基座4、聯(lián)網(wǎng)主機(jī)3,光電探測器置于光收集器2的球形結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)，光收集器2的球形結(jié)構(gòu)外殼的內(nèi)表面涂有漫反射涂層，光收集器2置于基座4上，光收集器2的球形結(jié)構(gòu)外殼與基座4之間開有通孔，基座4的下方設(shè)有防水接插件5，控制器I包括有電源供電模塊6、信號(hào)采集模塊7、數(shù)字控制模塊8和顯示輸出模塊9，數(shù)字控制模塊8的主控單元為單片機(jī)，電源供電模塊6分別為信號(hào)采集模塊7、數(shù)字控制模塊8、顯示輸出模塊9供電，光電探測器的信號(hào)輸出端穿過通孔通過防水接插件5與控制器I的信號(hào)采集模塊7連接，信號(hào)采集模塊7的信號(hào)輸出端接入數(shù)字控制模塊8的單片機(jī)，單片機(jī)外接顯示輸出模塊9，單片機(jī)還通過串口與聯(lián)網(wǎng)主機(jī)3通信連接?？刂破鱅為手持顯不控制器,控制器I還包括有一個(gè)殼體，電源供電模塊、信號(hào)米集模塊、數(shù)字控制模塊、顯示輸出模塊置于殼體內(nèi)，殼體上開有一個(gè)條形槽，顯示控制模塊的顯示屏10嵌在條形槽中。光收集器2的球形結(jié)構(gòu)外殼的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(簡稱PMMA)。光收集器2的球形結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)表面的漫反射涂層的材料采用聚四氟已烯懸浮樹脂。如圖I所示，單機(jī)運(yùn)行模式下，光收集器內(nèi)的光電探測器通過防水接插件與手持顯示控制器相連。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式下，通過串口讓手持顯示控制器與聯(lián)網(wǎng)主機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)。實(shí)施例利用發(fā)明的水下環(huán)境光原位測量裝置在水下環(huán)境中對(duì)環(huán)境光進(jìn)行測量，測量的結(jié)果如圖4和圖5所示。結(jié)果表明①、本發(fā)明的水下環(huán)境光原位測量裝置有很好的角度響應(yīng)特性、接收的光輻射信號(hào)與輸出的電信號(hào)之間有很好的線性關(guān)系。水下環(huán)境光原位測量裝置主要就是用于測量水生環(huán)境中的光合有效輻射，不同深
度的水下環(huán)境光照強(qiáng)度對(duì)水生生物群種分布有直接影響，原位準(zhǔn)確撐握水下環(huán)境光信息，對(duì)研究湖泊和水庫內(nèi)共生藻類植物的生長規(guī)律，實(shí)現(xiàn)藍(lán)藻水華預(yù)測預(yù)警具有重要意義。
權(quán)利要求
1.ー種水下環(huán)境光原位測量裝置，包括有光電探測器、控制器，其特征在于還包括有具有球形結(jié)構(gòu)外殼的光收集器、基座、聯(lián)網(wǎng)主機(jī)，光電探測器置于光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)，光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼的內(nèi)表面涂有漫反射涂層，所述的光收集器置于基座上，光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼與基座之間開有通孔，基座的下方設(shè)有防水接插件，所述的控制器包括有電源供電模塊、信號(hào)采集模塊、數(shù)字控制模塊和顯示輸出模塊，數(shù)字控制模塊的主控單元為單片機(jī)，電源供電模塊分別為信號(hào)采集模塊、數(shù)字控制模塊、顯示輸出模塊供電，光電探測器的信號(hào)輸出端穿過通孔通過防水接插件與控制器的信號(hào)采集模塊連接，信號(hào)采集模塊的信號(hào)輸出端接入數(shù)字控制模塊的單片機(jī)，單片機(jī)外接顯示輸出模塊，單片機(jī)還通過串ロ與聯(lián)網(wǎng)主機(jī)通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下環(huán)境光原位測量裝置，其特征在于所述的控制器為手持顯示控制器，控制器還包括有ー個(gè)殼體，電源供電模塊、信號(hào)采集模塊、數(shù)字控制模塊、顯示輸出模塊置于殼體內(nèi)，殼體上開有ー個(gè)條形槽，顯示控制模塊的顯示屏嵌在條形槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下環(huán)境光原位測量裝置，其特征在于所述的光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(簡稱PMMA)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下環(huán)境光原位測量裝置，其特征在于所述的光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)表面的漫反射涂層的材料采用聚四氟已烯懸浮樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下環(huán)境光原位測量裝置，包括有光電探測器、控制器、具有球形結(jié)構(gòu)外殼的光收集器、基座、聯(lián)網(wǎng)主機(jī)，光電探測器置于光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)，光收集器的球形結(jié)構(gòu)外殼的內(nèi)表面涂有漫反射涂層，光收集器置于基座上，基座的下方設(shè)有防水接插件，控制器包括有電源供電模塊、信號(hào)采集模塊、數(shù)字控制模塊和顯示輸出模塊，光電探測器的信號(hào)輸出端與控制器的信號(hào)采集模塊連接，信號(hào)采集模塊的信號(hào)輸出端接入數(shù)字控制模塊的單片機(jī)，單片機(jī)外接顯示輸出模塊，單片機(jī)還通過串口與聯(lián)網(wǎng)主機(jī)通信連接。本發(fā)明從任何方向投射進(jìn)來的光線在內(nèi)部空間都會(huì)形成均勻的輻射，具有單機(jī)運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行兩種工作模式，還能夠適用于水下和陸地空間不同所需環(huán)境中的測量。
文檔編號(hào)G01J1/04GK102853906SQ201210096140
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者馬明俊, 趙南京, 劉文清, 殷高方, 張玉鈞, 劉晶, 王寅, 肖雪, 劉建國 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所