Способ определения относитель-НОй пРОзРАчНОСТи ВОды Советский патент 1981 года по МПК G01N21/25 

1

Изобретение относится к области исследования гидрофизических характеристик водной среды дистанционными методами в оптическом диапазоне длин волн и может быть использовано при определении относительной прозрачности воды в лабораторных условиях, с судов и сразличных летательных аппаратов.

Известен способ определения величины относительной прозрачности, основанный на измерении пропадания видимости белого диска 0 30 см, который широко применяется в океанологической практике 1.

Недостатком данного способа является то, что он требует непосредственного контакта со средой и точность способа зависит в основном от индивидуальных зрительных способностей наблюдателя.

Наиболее близким техническим решением является способ определения относительной прозрачности воды путем измерения физических параметров водной среды. Применяемое для этого устройство содержит совмещенные источник и приемник излучения, а также систему отражателей, удаленных на различные расстояния от источника и приемника излучения, причем все отражатели расположены внутри пучка света источника излучения в поле зрения приемника излучения, в котором приближенно

реализуется возможность дистанционного определения прозрачности 2.

Недостатками способа является сложность измерений и то, что его практически невозможно применять в морских экспедициях из-за необходимости использовать специальный источник и целую систему отражателей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и упрощение способа.

Указанная цель достигается тем, что измеряют спектральную яркость поля, уходящего от водной поверхности излучения в видимой области спектра, в диапазоне длин волн от 420 до 580 нм, определяют максимальное значение спектральной яркости, а искомую величину относительной прозрачности определяют по формуле

Q Зl.02.x.°..(1)

макс

где в - относительная прозрачность

воды;

Вмакс - значение максимума спектральной яркости, вт/см ср-нм;

Яг - длина волны, соответствующая данному максимуму спектральной яркости, нм. В качестве источника излучения используют искусственный источник, например лампу накаливания, или естественный источник - Солнце. Измерения производят с помощью стандартной аппаратуры, которую можно установить на надводные суда и летательные аппараты. Лабораторная установка для производства измерений в опытном бассейне, изображенная на фиг. 1, включает излучатель 1 (лампа накаливания), оптическую систему 2 с набором монохроматических интерференционных фильтров и приемником излучения (ФЭУ-51), регистратор 3 (цифровой вольтметр Ф-30) и стабилизированный блок 4 питания. Измерение выходящего излучения проводят при постоянном угле съемки (оптическая ось приемника излучения находится в положении иадир), а угол освещения водной иоверхности оставляют неизменным в течение всего времени измерений. Этот угол составляет 51,5° от горизонта. Относительную прозрачность воды в процессе эксперимента изменяют от 90 до 44%. По результатам проведенных измерений строят кривые спектральной яркости для различной прозрачности воды (см. фиг. 2 и 3), где кривая спектральной яркости I построена для относительной прозрачности 90; II - 88%; III - 85; IV - 79; V - 77; VI - 72; VII -68; VIII -62; IX - 55; X - 47; XI- 44%. Анализ полученных кривых позволяет сделать вывод о том, что каждому значению относительной прозрачности воды соответствует свое иоложение максимума спектральной яркости, т. е. можно заиисать, что (5,,,е-)0Таким образом, учитывая, что в диапазоне длин волн 4204-580 нм кривые спектральной яркости имеют вид параболы, можно вывести эмпирическую зависимость вида ft 31,02.лг°- .10-5

U2./ Отсюда, выполнив измерения спектральной яркости, определив максимальное значение спектральной яркости Вмако и его положение относительно длины волны, можно с помощью выражения (1) получить величину относительной прозрачности воды. Предложенный способ расширяет функциональные возможности измерения относительной прозрачности, упрощает процесс измерения, относится к дистанционным методам зондирования водной среды в оптическом диапазоне длин волн и в принципе может быть применеи как в лабораторных, так и в иатурных условиях с надводных судов и летательных аппаратов. Формула изобретения Способ онределения относительной прозрачности воды путем измерения физических параметров водной среды, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения способа, измеряют спектральную яркость поля, отраженного от водной поверхности излучения в видимой области спектра, в диапазоне длин волн от 420 до 580 нм, определяют максимальное значение спектральной яркости, а искомую величину относительной прозрачности определяют по формуле р)-31,02.дг°. ЛП-5 относительная прозрачность воды; значение максимума спектральной яркости, вт/см ср-нм;XJ - длина волны, соответствующая данному максимуму спектральной яркости, нм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.«Гидрологические работы в океанах и морях. М., Гидрометеоиздат, 1977, с. 299-300. 2.Авторское свидетельство СССР № 382993, кл. G 01N 21/22, 1971 (прототип).

-S Sm

ЪЧО

CM -Cp-HM

2/1

ie

15

IZ 9 .6

W iiO 50 90 530 570 6W J.HM .f 6m

CM -Cp-HM

т W 450 90 550 570 610Фиг.З