(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210523730.4 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 中国科学院南海 海洋研究所 地址 511458 广东省广州市南沙区海 滨路 1119号 (72)发明人 李彩　刘聪　张现清　陈飞　 蔡梓枫　杨泽明　周雯　曹文熙　 范乐诗　 (74)专利代理 机构 广州科粤专利商标代理有限 公司 44001 专利代理师 邓潮彬　刘明星 (51)Int.Cl. G01N 21/47(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种广角体 散射函数及衰减系数测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种广角体散射函数及衰减 系数测量方法， 包括： 101、 利用半透半反镜将同 一光源I发出的光分为二束， 其中反射光束作为 参考光IR， 直射光I0作为光源输出光参与衰减及 散射测量； 设定i+1个光通量探测器， 所述i+1个 探测器与光源I均固定在直径为rs+rd的圆环上； 102、 同时进行光通量测量： 103、 断开光源供电， 同时进行暗电流测量。 本发明提出基于Mie散射 理论及标准物质的广角体散射函数及衰减系数 同步测量仪定标方法， 定标过程中充分考虑光源 变化补偿， 同时考虑了散射补偿校正， 可适用于 广角体散射函数及衰减系数同步测量技术及仪 器定标， 定标方法具有定标过程简单且角度适应 性好等优势。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115032176 A 2022.09.09 CN 115032176 A 1.一种广角体散射 函数及衰减系数测量方法， 其特 征在于， 包括： 101、 利用半透半反镜将同一光源I发出的光分为二束， 其中反射光束作为参考光IR， 直 射光I0作为光源输出光参与衰减及散射测量； 设定i+1个光通量探测器， 所述i+1个探测器 与光源I均固定在直径为rs+rd的圆环上； 所述i+1光通量探测器中， i个 光通量探测器固定在 10～170°范围内每N °为一个间隔的位置用于测定i个角度对应的散射光通量， 剩 余一个固 定在与圆环上与光源准 直相对的0 °位置用于测定 透射光通量； i为正整数， 1≤N≤10； 102、 同时进行 下述光通量测量： 直射光I0进入水体通过散射体后的0 °透射光通量DNt及10～170 °范围内、 每N °为一个间 隔的i个角度的散射 光通量对应码值DNθ， θ ＝N*i， 1≤N≤10， 10 ≤N*i≤170； 反射光IR直接输入到参 考光探测器的光 通量对应码值DNREF； 103、 断开光源供电， 同时进行 下述暗电流测量： 0°透射光通量及10～170 °范围内， 每N °为一个间隔的i个角 度的散射光通量对应码值 Dt、 Dθ， θ ＝N*i， 1≤N≤10， 10 ≤N*i≤170； 参考光探测器的暗电流对应码值DREF。 2.如权利要求1所述的广角体散射函数及衰减系数测量方法， 其特征在于， 还包括与衰 减系数定标因子 Ct的测量和获取： 将步骤102中的水体限定为已知衰减系数为cw的超纯水， 重复步骤101 ‑103， 测量得到 所对应的参 考光信号DNREF和0°透射光信号DNt； 其中rd+rs为光程长度； 引入衰减系数c的计算公式(3) 利用测量纯水获得Ct代入式(3)获得待测样品的衰减系数， 如式(4)， 式中DNwREF、 DNwt分 别为纯水测量时对应的参 考光与透射 光码值， 计算水体的衰减系数c： 3.如权利要求1或2所述的广角体散射函数及衰减系数测量方法， 其特征在于， 还包括 与散射角度 θ相关的定标因子fθ的测量及获取： 301、 将步骤102中的水体限定为衰减系数cw已知的超纯水， 重复步骤101 ‑103， 测量得到 纯水所对应的参 考光信号DNcalREF； 302、 在步骤102中的水体中加入已知折射率及粒径分布的非吸收标准颗粒物， 限定其 为待测水体， 重复步骤101 ‑103， 测量得到所对应的参考光信号DNmREF和i个角度的散射光通 量对应码值DNθ及参考光信号对应码值DNmREF； 303、 将与散射角度 θ相关的定标因子fθ引入体散射 函数数学定义式(5)； 简化后的公式(5)如下式(6)权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115032176 A 24.如权利要求3所述的广角体散射函数及衰减系数测量方法， 其特征在于， 还包括将0 ° 透射光通量转换为衰减系数： 将步骤102中的水体限定为待测水体， 重复步骤101 ‑103， 测量得到所对应的参考光信 号DNREF和0°透射光信号DNt； 依据衰减系数计算公式(3)， 将公式(5)中对应的Φt(rd， 0)替换为上述步骤测得的DNt， 将Φ0(0， 0)替换为上述步骤测得的DNREF， 且同时扣除步骤103测得的响应暗电流信号Dt、 DREF， 计算对应的衰减系数。 5.如权利要求3所述的广角体散射函数及衰减系数测量方法， 其特征在于， 所述与散射 角度 θ相关的定标因子fθ的测量及获取还 包括： 304、 将第i个角度的散射光通量对应码值DNθ代入式(6)， 并引入光源补偿校正因子 得式(7)： ε取值范围在0 至1之间： 式(8)中， b 为待测样品的散射系数， b ＝bp+bw， apg表示待测水体中颗粒物质与溶解物质 的吸收， aw表示待测水体中纯 水部分的吸 收， bw为水体散射系数， bp为颗粒物散射系数； 305、 结合式(6)将散射相函数 引入定标， 对于已知折射率、 粒径分布的标准颗粒 物， 基于Mie散射理论计算得到其散射相函数 在混合有标准颗粒物的纯 水溶液中有： 其中， 为给定标准颗粒物的相函数， 为纯水散射相函数， 由此 得到： 基于非吸收标准颗粒物自身不具备吸收特性即： apg＝0， 且b＝bp+bw＝c‑aw， 由式(10)得 到式(11)以获取定标因子fθ： 其中， 纯水的体散射相函数 基于Morel根据分子散射给出了相函数的计算公式计 算：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115032176 A 3