HydroScat-6P后向散射測量儀
——6通道后向散射傳感器和熒光計(jì)
HydroScat-6（HS-6）作為款商業(yè)的多光譜后向散射儀，款既能測量后向散射系數(shù)和熒光值的儀器，是一款能同時(shí)提供6個(gè)波長進(jìn)行測量的儀器.。HS-6推向市場已經(jīng)10余年，一直以其穩(wěn)健的性能和高靈敏度，高可靠性享譽(yù)業(yè)界。HS-6是一套自容式設(shè)備，自帶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和電池包，可用于水下長期無人值守監(jiān)測。
HS-6擁有6個(gè)獨(dú)立的通道，每個(gè)通道都對(duì)不同寬度范圍的光學(xué)波段具有敏感性。儀器光源在水中發(fā)射光束，接收探頭則接收光束在水中產(chǎn)生的散射光。
每個(gè)通道的源光束來自于LED，通過一系列選擇來得到所需的測量波長。光束從LED發(fā)射出來以后通過一個(gè)透鏡來調(diào)整其發(fā)散，然后在入水前通過一個(gè)棱鏡來彎曲光束。接收探頭包含一個(gè)相同的棱鏡來彎曲朝向光源的視場，一個(gè)帶通濾波器確定了確切的測量波長范圍，然后通過透鏡將接收到的光聚焦到一個(gè)硅探測器上。
源光束的發(fā)散、棱鏡的角度以及光源窗口和接收探頭窗口之間的距離確定了測量時(shí)散射角度的范圍。HS-6的幾何設(shè)計(jì)致使測量時(shí)的中心散射角度為140度。
? 對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行Sigma校正，減少測量誤差
? 超高的光學(xué)性能和精確的定標(biāo)，可自行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)定標(biāo)
? 自容式儀器，自帶數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)功能
? 五段增益，自動(dòng)調(diào)節(jié)測量范圍
? 內(nèi)部可充電電池，支持自容式測量
? 電池可供24小時(shí)不間斷使用
? 通過電磁開關(guān)或軟件指令來激活
? 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出
? 光學(xué)模型
? 后向散射系數(shù)反演
? 海色遙感
? 江河湖泊
? 河口海岸研究
美國HOBI Labs公司自主研發(fā)的基于windows 平臺(tái)的軟件-HydroSoft功能十分強(qiáng)大，可用于儀器實(shí)時(shí)或內(nèi)部記錄數(shù)據(jù)收集，存儲(chǔ)，繪制以及測量數(shù)據(jù)的SIGMA校正，以確保強(qiáng)吸收水體測量的準(zhǔn)確性，還可對(duì)儀器進(jìn)行定標(biāo)。
圖 HydroScat-6剖面數(shù)據(jù) 圖 光譜數(shù)據(jù)
HydroScat系列產(chǎn)品可配套標(biāo)定箱，方便用戶在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自行標(biāo)定。一般建議用戶每隔6個(gè)月標(biāo)定一次，或者在長期不用之后先標(biāo)定一次再行使用。
標(biāo)定步驟一共分為四個(gè)部分：1、基線標(biāo)定；2、暗校正；3、Mu校正；4、增益比率校正。
1、基線標(biāo)定：基線標(biāo)定一般使用廠家出廠標(biāo)定文件，直接存儲(chǔ)在儀器中。其中記錄了儀器各鏡頭波段、波長等等基本資料
2、暗校正：暗校正消除儀器本身因電流等等造成的一些信號(hào)誤差。將儀器鏡頭使用黑帽子遮蓋，以避免光線進(jìn)入鏡頭。在軟件中Dark offsets進(jìn)行標(biāo)定。
3、Mu校正：Mu值為儀器原始信號(hào)與體散射函數(shù)之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換系數(shù)。通過標(biāo)定板與儀器鏡頭之間的距離變化并測定響應(yīng)儀器信號(hào)，來建立Mu曲線。
4、增益比率校正：增益比率對(duì)應(yīng)儀器信號(hào)的增益。其標(biāo)定方法通過移動(dòng)標(biāo)定板來測定不同增益之間的比率。
技術(shù)參數(shù) | 說明 |
測量參數(shù) | 六波段后向散射（?[140°] 和bb） 兩波段熒光 深度：（標(biāo)準(zhǔn)330 m，可選550 m） |
標(biāo)準(zhǔn)bb波長 | 420、442、470、510、590、700 nm |
可選波長 | 394、420、442、470、488、510、532、550、590、620、676、700、852 nm |
熒光 | 700 nm（442 nm 處激發(fā)，測量葉綠素） 510 nm（420nm 處激發(fā)） |
光譜帶寬 | 10 nm（20 nm for 676，40 nm for 700） |
后向散射角度 | 140° |
bb 噪音 | 2 x 10-5 ~ 2 x 10-4 m-1 RMS（取決于波長） |
Bb 偏移不確定性 | 5 x 10-5 ~ 5 x 10-4 m-1 RMS（取決于波長） |
直徑 | 20.3 cm（8"） |
長度 | 34.5 cm（13.6"） |
重量 | 空氣中8.4 kg，水中5 kg |
電池工作時(shí)間 | 連續(xù)操作可達(dá)20 h（脈沖模式下更長） |
電壓 | 12v，最小10V，15V |
功耗 | 3W |
電源/數(shù)據(jù)連接器 | Subconn MCBH8M；Mate MCIL8F |
數(shù)據(jù)傳輸 | RS232（可選RS 485） 9600~57600 baud |
內(nèi)存 | 標(biāo)準(zhǔn)256 K，可存儲(chǔ)7000光譜通道和深度數(shù)據(jù) 可擴(kuò)展至128 M |
采集間隔 | 0.1 s~30000 s |
操作溫度 | 0~35℃ |
圖 剖面后向散射及熒光測量
HydroScat測量后向散射系數(shù)（bb）除了可運(yùn)用于水體光學(xué)輻射傳輸研究之外，也可用于水體濁度（NTU）的測量研究，后向散射系數(shù)可直接轉(zhuǎn)換成水體濁度數(shù)據(jù)。下方是后向散射與濁度之間的轉(zhuǎn)換公式以及轉(zhuǎn)換參數(shù)：
NTU = Kntu * bb
Kntu對(duì)應(yīng)于HydroScat各波長的數(shù)值為：
420nm Kntu = 24.2
442nm Kntu = 26.4
470nm Kntu = 29.4
510nm Kntu = 33.9
590nm Kntu = 43.6
700nm Kntu = 58.5
若沒有與上面相對(duì)應(yīng)的波長，則可通過下方公式來計(jì)算相應(yīng)波長的Kntu值：
Kntu = 32.7 *（波長/500）^1.73
