用于海洋拖曳系統的吸光度傳感器設計與研制

薛慶生，郝錫杰，王福鵬

（中國海洋大學 信息科學與工程學部 物理與光電工程學院， 青島 266100）

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海水固有光學特性的測量通過主動方式進行，只與海水自身的物理性質和光學特性有關，與環境光場無關，包含光束吸收系數、散射系數和衰減系數等［1］。吸光度是描述海水光學特性的一個重要參量，是指一束平行光線通過海水前的入射光強度V0與該光線通過海水后的透射光強度V1比值的以10 為底的對數，即A=lg (V0/V1)=lg (1/T)（T為光束透過率），吸光度可以直接反映海水的透明度及海水對光的衰減程度，屬于水體固有光學性質的一種［2］。研究發現，純水對紅光吸收最強，隨波長增大吸收也有增強，藍綠光在純水中的穿透性最強，而近紫外光在純水中幾乎不存在吸收帶。海水吸光度受到水中物質濃度的影響，包含水中浮游植物、溶解有機物、懸浮粒子等［3-6］，通過測試海水相對于超純水的吸光度，可以反映出海水中微粒的組成分布情況，因此海水吸光度測量可用于水質監測、分析海水物質的組成成分和含量。海水吸光度結果對于水下光通信、光譜探測等領域具有重要指導作用［7-10］，透明度信息對于潛艇的安全航行、水雷布防等均具有極大的參考價值［2，11-14］。

目前，針對海水原位吸光度測試的設備主要集中于美國海鳥公司和HOBI Labs 生產的相關水質測量傳感器［15-17］，其中較有代表性的為海鳥公司的C-Star 透射計，C-Rover 透射計及AC-S 高光譜吸收衰減測量儀，HOBI Labs 公司的產品主要有a-Sphere 原位分光光度計及Gamma 系列光衰減測量儀，其中a-Sphere 原位分光光度計是基于積分球原理設計的。……