便携式水体光谱观测设备的制作方法

本实用新型涉及光学观测领域，具体涉及一种光学特性测量仪器。

背景技术：

海洋科学在20世纪后半叶得到迅速发展，人们逐渐认识到海洋在全球环境与人类社会可持续发展中发挥着至关重要的调节作用。海洋水体研究是研究海洋环境的基础，在洋流监测、气象预报、防灾减灾、环境治理、极地科考中都占据着重要地位。目前国内外都已展开对海洋水体的深入研究，其中，海洋光学研究是研究海洋的光学性质，以及光在海洋中的传播规律，其研究所依赖的基础数据主要是运用现场和实验室的测量方法获取的海洋水体光谱数据，例如研究太阳光射入海洋后，经过辐射传递过程所产生的、由海洋表层向上的光谱辐射场。

现有技术中，实验室级别的光谱仪和普通光纤不适合现场测量作业操作环境，不具备承压、受力和防水等功能，因此很难完成类似海洋等水体的现场光学观测。而且现场光学观测的水上作业时，由于手持光学探头伸出船舷距离较短，无法消除船体本身对光谱测量带来的干扰。同时测量时需要变化角度，使用适当的观测几何来获得不同光谱参数，单纯的观测仪器探头伸缩距离有限，给现场操作测量人员带来不便。因此有必要研发一种适用于水面以上或水下光学观测的便携式水体光谱观测设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种便携式光谱观测设备，具有结构紧凑、体积小、重量轻、安装简单、操作简便等特点。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：

提供一种便携式水体光谱观测设备，它包括一刚性多节伸缩杆、光学探头、探头安装机构、光纤、光谱仪；所述的光学探头通过所述光纤与所述的光谱仪连接；所述的刚性多节伸缩杆最细一节的末端设置所述的探头安装机构；所述的探头安装机构包括第一安装面和第二安装面，所述的第一安装面与所述的刚性多节伸缩杆可拆卸连接；所述的第一安装面和第二安装面之间转动连接或固定连接；所述的光学探头可拆卸地安装在所述的第一安装面或第二安装面。

本实用新型优选的一种实施方式中，所述的第一安装面与所述的第二安装面相互垂直并通过刚性连接杆转动连接，所述的连接杆一端固定连接所述的第二安装面，另一端与所述的第一安装面在第一安装面的中心位置形成转动连接，使所述的连接杆可以带动所述的第二安装面围绕所述第一安装面中心位置转动；所述的连接杆中部开有通孔一，所述的第一安装面上围绕其中心位置设置至少2个通孔二，所述的至少2个通孔二可在所述的连接杆转动到不同角度时与所述的通孔一分别对准重合形成锁位孔；所述的锁位孔内设置锁定装置，用于锁定所述第二安装面的角度；所述的第二安装面中心位置设有通孔三，用于将所述的光学探头垂直安装在所述的第二安装面上。

本实用新型优选的另一种实施方式中，所述的第一安装面与所述的第二安装面之间固定连接并呈90°～150°的夹角；所述的光学探头通过其外部包覆的探头安装套可拆卸地安装在所述的第一安装面或第二安装面上。

更优选的方案中，所述探头安装套的外表面与所述的第一安装面或第二安装面通过定位销和定位孔联接，并使探头安装套内的光学探头的轴向与所述的刚性多节伸缩杆的轴向处于同一平面内。

本实用新型优选的方案中，所述的刚性多节伸缩杆上最粗一节进一步设有角度刻度盘；所述的角度刻度盘盘面平行于所述的刚性多节伸缩杆；所述的角度刻度盘中心垂直于盘面设置一细杆；用于调整探头观测方向与太阳的夹角。

本实用新型更优选的方案中，所述的刚性多节伸缩杆上最粗一节进一步设有水平仪，用于指示观测中所述刚性多节伸缩杆与水面之间的平行性。

本实用新型优选的方案中，所述的光纤是铠装光纤，其外层为硅胶套管，所述硅胶套管内包裹光纤。该铠装光纤适合外业操作环境，具备承压、受力和防水等突出优势。

本实用新型优选的方案中，所述的光谱仪设有外壳，外壳内设USB接口；所述的光谱仪对光纤传输回来的光进行快速分析，得到的光谱数据可通过所述的USB接口向外传输至计算机。所述的USB接口不仅是通信接口，同时也是光谱仪的供电接口。

本实用新型更优选的方案中，所述的外壳外表面上在所述的USB接口处设有可拆卸的保护盖。

本实用新型的便携式光谱观测设备可以用于河流、湖泊、近海和大洋等水体的光谱观测，具有结构紧凑、体积小、重量轻、易携带、安装简单、操作简便等突出优势。

附图说明

图1是实施例1所述便携式光谱观测设备的整体结构示意图。

图2是实施例1所述便携式光谱观测设备的探头安装机构示意图。

图3是实施例2所述便携式光谱观测设备的探头安装机构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

一种便携式水体光谱观测设备，它包括光学探头1、光纤2、光谱仪3、碳纤维伸缩杆4、探头安装机构5；如图1所示，光学探头1通过铠装光纤2与光谱仪3连接；碳纤维伸缩杆4最长长度5m，头部拧松对应的关节螺纹就能按节调整长度，以适应不同水深；碳纤维伸缩杆4最细一节的末端设置探头安装机构5；碳纤维伸缩杆4最粗一节设有角度刻度盘6和水平仪7；角度刻度盘6的盘面平行于碳纤维伸缩杆4的轴向；角度刻度盘6中心垂直于盘面设置一细杆61，用于调整观测方向与太阳的夹角；水平仪7用于指示观测中碳纤维伸缩杆4与水面之间的平行性。铠装光纤2的长度至少5m，外层为硅胶套管21，硅胶套管21内包裹光纤22。光谱仪3外壳设USB接口31；光谱仪对光纤传输回来的光进行快速分析，得到的光谱数据可通过USB接口向外传输至计算机。USB接口31不仅是通信接口，同时也是光谱仪3的供电接口。

如图2所示，探头安装机构5包括第一安装面51和第二安装面52，第一安装面51与碳纤维伸缩杆4最细一节的端头螺纹连接；第一安装面51和第二安装面52之间固定连接并呈130°的夹角；探头安装套8的外表面设有定位孔81和锁位螺孔82，在第一安装面51和第二安装面52上分别配合设有定位销锁53和位通孔54，探头安装套8在第一安装面51或第二安装面52上安装时，将定位销53插入定位孔81，将锁位螺孔82对准锁位通孔54并在其中拧入手拧锁紧螺丝55，由此实现探头安装套8在探头安装机构5上的固定，并使探头安装套8内的光学探头1的轴向与碳纤维伸缩杆4的轴向处于同一平面。当光学探头1安装于第二安装面52时，通常用于水面之上测量水体表观光学特性，此时光学探头朝向与水面法线呈40度夹角，符合观测规范；当光学探头1安装于第一安装面51时，通常用于水下辐射光场分布、测量水体衰减系数和水底底质反射率等需要将探头伸入水里的场合。

此外，光学探头1为适应多种应用场合(水上，水下)而设计成具有防水功能的结构，如图2所示，光学探头1前端使用蓝宝石玻璃9作为窗口，用一卡环10压紧蓝宝石玻璃9与其内部的密封圈0，光学探头1与探头安装套8之间也压紧密封圈0实现水密。

实施例2

一种便携式水体光谱观测设备，其结构与实施例1大体相同，主要区别在于探头安装机构5。如图3所示，探头安装机构5包括与碳纤维伸缩杆4最细一节末端螺纹连接的第一安装面51，第一安装面51与第二安装面52相互垂直并通过金属连接杆56转动连接，金属连接杆56一端固定连接第二安装面52的边缘，另一端与第一安装面51在其中心位置形成转动连接，使金属连接杆56可以带动第二安装面52围绕第一安装面51中心位置转动；金属连接杆56中部开有通孔一561，第一安装面51上围绕其中心位置设置2个通孔二511，2个通孔二511分别在金属连接杆56转动到与水平位置呈40°和90°时与通孔一561对准重合形成锁位孔；锁位孔内设置锁位销，用于锁定第二安装面52的角度；第二安装面52中心位置设有通孔521，光学探头1通过探头安装套8垂直地安装在第二安装面52的通孔521上。