專利名稱：一種多通道窄光譜帶的水下輻照度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量水下光譜輻照度的海洋光學(xué)測量儀器的傳感受器部件。
水下光譜輻照度的測量技術(shù)一般有分光器測量和分立式多通道測量兩種，而以分立式多通道測量技術(shù)較為成熟和可靠?！稛釒ШＱ蟆?1987)曾描述了一種可測量五個光譜段和白光的上/下行水下輻照度及其它一些參數(shù)的海水光學(xué)多參數(shù)測量儀，其光譜帶寬在100nm以上。加拿大的Satlantic公司生產(chǎn)的SPMR型多通道輻射剖面測量儀(ProfilingMultichannel Radiometer)有13個光譜通道，這些儀器的每一個光譜通道都分別有一個余弦集光器窗口，形成多窗口結(jié)構(gòu)。
按照水下光場理論，在水中進行測量的儀器，必然對自然光場產(chǎn)生影響，即測量儀器產(chǎn)生自陰影效應(yīng)。計算得出自陰影效應(yīng)的大小與傳感器截面的直徑D呈正相關(guān)關(guān)系，即D越大，自陰影效應(yīng)越大。水下輻照度傳感器的多窗口結(jié)構(gòu)必然使截面積增大，從而使直徑D增大，這使測量結(jié)果的誤差也增大了。
本實用新型的目的針對現(xiàn)有多窗口結(jié)構(gòu)的水下輻照度傳感器所存在的缺點，提出一種單一余弦集光器窗口結(jié)構(gòu)的多通道水下光譜輻照度傳感器，尤其是多通道窄光譜帶的水下輻照度傳感器，以使水下光譜輻照度傳感器截面的直徑盡可能地小，從而減少儀器自陰影效應(yīng)所帶來的誤差，提高測量的精度。
本實用新型的結(jié)構(gòu)特點在于具有一圓筒狀容器，該圓筒狀容器內(nèi)緊密排列安裝不少于3個的分立光譜通道，每個光譜通道均為由截面為圓形的干涉濾光片與光電元件組合，圓筒狀容器的上部裝有一個由雙凸形耐壓窗玻璃和貼在該窗玻璃之上表面上的漫射片所構(gòu)成的單一的余弦集光器，圓筒狀容器的下方裝有一水密電纜插座，所說的裝有分立光譜通道的圓筒狀容器在上蓋和密封件配合下整體密封在一水密外殼內(nèi)。
上述所說的各分立光譜通道是由于涉濾光片加上與之配合的光電元件的組合體，其截面為圓形，其中干涉濾光片配合光電元件的進光面積制造，使每一組合所占用的傳感器截面面積最小。所說的各光譜通道在圓筒狀容器內(nèi)需要緊密地排列在一起，一般的要求是安裝在圓筒狀容器之中的各光譜通道的圓心在同一圓周上時，相鄰分立光譜通道的圓周之間的最短距離不大于2mm，沿圓筒狀容器徑向的相鄰光譜通道的圓周之間的最短距離也不大于2mm。
為實現(xiàn)本實用新型在窄光譜帶條件下工作，所說的每一個光譜通道的光譜帶寬一般設(shè)計要求為不大于10nm。
構(gòu)成余弦集光器的雙凸形耐壓窗玻璃為上下凸形結(jié)構(gòu)，由耐壓玻璃材料或石英玻璃材料制成，貼在該窗玻璃上凸表面上的漫射片厚度為2-5mm。
本實用新型由于把余弦集光器窗口減少到一個，其水密結(jié)構(gòu)所占的截面面積為最小，也即大大減小了水下光譜輻照度傳感器截面的直徑，有效地減少了儀器自陰影效應(yīng)，提高了水下光譜輻照度測量精度達(dá)20％以上。而且由于把所有光譜通道的干涉濾光片和光電元件的組合安裝在一個圓筒狀容器內(nèi)，使其成為一個整體，再把圓筒狀容器整體密封在水密外殼內(nèi)，使整個傳感器結(jié)構(gòu)更為緊湊精密。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2為圖1的A-A剖視圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施方案作進一步的詳細(xì)說明本多通道窄光譜帶的水下輻照度傳感器的結(jié)構(gòu)見圖1，在其A-A向剖面上(圖2)，一個小圓12表示一個光譜通道，為一圓形的干涉濾光片與相應(yīng)的光電元件的組合件，其光譜能道的光譜帶寬不大于10nm，中心波長定位偏差±1nm。本實施例共有12個分立的光譜通道，分兩層緊密地排列在一起，安裝在圓筒狀容器6內(nèi)，圓筒狀容器6截面的圓心為O，每一個光譜通道12的圓心為P。一般來說，當(dāng)光譜通道12的數(shù)目≤6時，各個光譜通道12的圓心P均位于以O(shè)為圓心，以r為半徑的圓周上，此時緊密排列要求相鄰兩個光譜通道12的圓周之間的最小距離小于2mm；當(dāng)分立光譜通道12的數(shù)目＞6時，各分立光譜通道分層排列，此時，除要求排列在外層的以O(shè)為圓心，以r為半徑的圓周上的各光譜通道(圓心為P)，其相鄰兩個光譜通道的圓周之間的最小距離小于2mm，還要求沿OP徑向兩層光譜通道的圓周之間的最小距離也小于2m。本實施例的12個分立光譜通道12分兩層排列，外層9個，內(nèi)層3個，按上述排列原則緊密排列。上述圓筒狀容器6用沉頭螺釘7與水密電纜插座9相連，再通過壓緊螺母8固定在水密外殼11之內(nèi)，圓筒狀容器6之上是雙凸形耐壓窗玻璃4，該窗玻璃的厚度應(yīng)能承受水下輻照度傳感器最大測量水深的壓力。窗玻璃4的上部貼有一片漫射片1，使整個傳感器的光學(xué)部件對入射光輻射的響應(yīng)盡可能符合余弦規(guī)律。漫射片1和雙凸形耐壓窗玻璃4組成輻照度傳感器的余弦集光器。窗玻璃4的水密由O型圈5，鉛平墊圈3和上蓋2實現(xiàn)，擰緊上蓋2使O型圈5產(chǎn)生適當(dāng)變形，壓緊窗玻璃4和水密外殼11的凸部，使水不能進入殼體內(nèi)。鉛平墊圈3的作用是在擰緊上蓋2時，起緩沖作用，避免窗玻璃受上蓋金屬的硬壓而損傷。水下輻照度測量儀的主機通過圓筒狀容器6的下方水密電纜插座9向輻照度傳感器提供電源和接受各通道的電信號。本輻照度傳感器下部的水密封由水密外殼11下部水密蓋10完成。
與SPMR型多通道輻射剖面測量儀比較SPMR安裝13個光譜通道，傳感器截面的直徑為89mm；本實施方案安裝12個光譜通道，截面直徑只有52mm，直徑減少41.5％，從而使水下輻照度的測量精度大大提高。水下輻照度對海洋生物、海水表層熱結(jié)構(gòu)、海洋生態(tài)環(huán)境、海洋光-化學(xué)反應(yīng)和海洋水色遙感都是很有用的參數(shù)，因此，水下輻照度測量傳感器測量精度的提高具有重要實用意義。
權(quán)利要求1．一種多通道窄光譜帶的水下輻照度傳感器，其特征在于具有一圓筒狀容器(6)，該圓筒狀容器內(nèi)緊密排列安裝不少于3個的分立光譜通道(12)，每個光譜通道(12)均為由截面為圓形的干涉濾光片與光電元件組合，圓筒狀容器的上部裝有一個由雙凸形耐壓窗玻璃(4)和貼在該窗玻璃之上表面上的漫射片(1)所構(gòu)成的單一的余弦集光器，圓筒狀容器的下方裝有一水密電纜插座(9)，所說的裝有分立光譜通道(12)的圓筒狀容器(6)在上蓋(2)和密封件配合下整體密封在一水密外殼(11)內(nèi)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道窄光譜帶的水下輻照度傳感器，其特征在于安裝在圓筒狀容器(6)之中的各光譜通道(12)的圓心在同一圓周上時，相鄰光譜通道的圓周之間的最短距離不大于2mm，沿圓筒狀容器徑向的相鄰光譜通道的圓周之間的最短距離也不大于2mm。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道窄光譜帶的水下輻照度傳感器，其特征在于所說的每一個光譜通道(12)的光譜帶寬不大于10nm。
專利摘要一種多通道窄光譜帶的水下輻照度傳感器，由單一的余弦集光器窗口和不少于3個的分立光譜通道組成，每個光譜通道均為由截面為圓形的干涉濾光片與光電元件的組合，其光譜帶寬不大于10nm，各分立光譜通道緊密排列在一圓筒狀容器內(nèi)，并由上蓋和密封件配合整體密封在一水密外殼內(nèi)。本實用新型大大減小了輻照度傳感器截面的直徑，從而有效地減少了儀器自陰影效應(yīng)，提高了水下光譜輻照度測量精度達(dá)20%以上。而且整個傳感器結(jié)構(gòu)更為緊湊精密。
文檔編號H01L31/00GK2353053SQ98247738
公開日1999年12月8日 申請日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者曹文熙, 鄧崇仁, 柯天存, 鐘其英, 盧桂新, 楊躍忠, 吳廷芳 申請人:中國科學(xué)院南海海洋研究所