hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-816Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ГИДРОФИЗИКАTECHNICAL HYDROPHYSICSОптимальное конструирование приборов для измерения показателя рассеяния воды: теоретические основыOptimal Designing of Instruments for Determination of the Water Scattering Coefficient: the Theoretical BackgroundДолинЛ. С.DolinL. S.

Н. Новгород

N. Novgorod

lev.dolin@hydro.appl.sci-nnov.ruЛевинИ. М.LevinI. M.

Н. Новгород

N. Novgorod

Институт прикладной физики РАНРоссияInstitute of Applied PhysicsRussian Federation201617112022918392Copyright © Долин Л.С., Левин И.М., 20222022Долин Л.С., Левин И.М.Dolin L.S., Levin I.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/816

Излагаются теоретические основы метода определения полного показателя рассеяния воды (b), основанного на измерении характеристик поля излучения широкоугольного источника света. Анализируются три варианта прибора, каждый из которых включает в себя два фотоприемника. Приемники прибора типа 1 измеряют полную облученность (прямым и рассеянным светом) и облученность прямым светом, тогда как приемники прибора типа 2 измеряют полную облученность и облученность рассеянным светом, а приемники прибора типа 3 — облученности прямым и рассеянным светом. Предлагаются оптимальные принципиальные схемы измерителей показателя рассеяния для прибрежной и чистой морских вод. Указан способ нахождения параметров источника и приемников для минимизации погрешностей измерения b.

A theoretical background for the methods of determination of the total scattering coefficient (b) by measurement of the light field of a wide-angle point source is given. The three versions of the instrument design, each of them including two sensors, are analyzed. The sensors of version 1 measure the total (direct and scattered) and nonscattered irradiances, while the sensors of version 2 measure the total and scattered irradiances, and those of version 3 measure the nonscattered and scattered irradiances. The optimal conceptual versions of the b-meter designing method for coastal and pure seawaters are suggested. It is shown how to find the parameters of light source and receiver to ensure the minimal errors of the b-measurement.

водасветпоказатель рассеянияизмерениеприборпроектированиеwaterlightscattering coefficientmeasurementinstrumentdesignReferencesDolin L. S., Levin I. M. Underwater optics // The Optics Encyclopedia. V. 5: Weinheim / Eds. Th. G. Brown et al. Wiley-VCH Publ., 2004. P. 3237—3271.Dolin L. S., Levin I. M. Underwater optics // The Optics Encyclopedia. V. 5: Weinheim / Eds. Th. G. Brown et al. Wiley-VCH Publ., 2004. P. 3237—3271.Kopelevich O. V., Burenkov V. I. On the nephelometer method of scattering coefficient definition // Uzv. ÀN USSR. Physics of an atmosphere and ocean. 1971. V. 7, N 12. P. 1280—1289.Kopelevich O. V., Burenkov V. I. On the nephelometer method of scattering coefficient definition // Uzv. ÀN USSR. Physics of an atmosphere and ocean. 1971. V. 7, N 12. P. 1280—1289.Zaneveld J. R. V., Kitchen J. C., Moore C. M. The scattering error correction of reflecting-tube absorption meters // Proc. SPIE. 1994. 2258. P. 44—55.Zaneveld J. R. V., Kitchen J. C., Moore C. M. The scattering error correction of reflecting-tube absorption meters // Proc. SPIE. 1994. 2258. P. 44—55.Zaneveld J. R. V., Kitchen J. C., Bricaud A., Moore C. C. Analysis of in-situ spectral absorption meter data // Proc.SPIE. 1992. 1750. P. 187—200.Zaneveld J. R. V., Kitchen J. C., Bricaud A., Moore C. C. Analysis of in-situ spectral absorption meter data // Proc.SPIE. 1992. 1750. P. 187—200.Pegau W. S., Gray D., Zaneveld J. R. V. Absorption and attenuation of visible and near-infrared light in water: dependence on temperature and salinity // Applied Optics. 1997. 36. P. 6035—6046.Pegau W. S., Gray D., Zaneveld J. R. V. Absorption and attenuation of visible and near-infrared light in water: dependence on temperature and salinity // Applied Optics. 1997. 36. P. 6035—6046.Bogdan A., Boss E. S. Evaluation of a compact sensor for backscattering and absorption // Applied Optics. 2011. V. 50, N 21. P. 3758—3772.Bogdan A., Boss E. S. Evaluation of a compact sensor for backscattering and absorption // Applied Optics. 2011. V. 50, N 21. P. 3758—3772.Haubrich D., Musser J., Fry E. S. Instrumentation to measure the backscattering coefficient bb for arbitrary phase functions // Applied Optics. 2011. V. 50, N 21. P. 4134—4147.Haubrich D., Musser J., Fry E. S. Instrumentation to measure the backscattering coefficient bb for arbitrary phase functions // Applied Optics. 2011. V. 50, N 21. P. 4134—4147.Leymarie E., Doxaran D., Babin M. Uncertainties associated to measurements of inherent optical properties in natural waters // Applied Optics. 2010. V. 49, N 28. P. 5415—5436.Leymarie E., Doxaran D., Babin M. Uncertainties associated to measurements of inherent optical properties in natural waters // Applied Optics. 2010. V. 49, N 28. P. 5415—5436.Dolin L. S., Levin I. M., Radomysl’skaya T. M. New instrument for measuring the scattering coefficient and the concentration of suspended particles in turbid water // SPIE Proceeding, Ocean Optics XII. V. 2258. P. 522—528.Dolin L. S., Levin I. M., Radomysl’skaya T. M. New instrument for measuring the scattering coefficient and the concentration of suspended particles in turbid water // SPIE Proceeding, Ocean Optics XII. V. 2258. P. 522—528.Долин Л. С., Левин И. М. Справочник по теории подводного видения. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. 230 с.Долин Л. С., Левин И. М. Справочник по теории подводного видения. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. 230 с.Levin I., Kopelevich O. Correlations between the Inherent Hydrooptical Characteristics in the spectral range close to 550 nm // Oceanology. 2007. V. 47, N 3. P. 344—348.Levin I., Kopelevich O. Correlations between the Inherent Hydrooptical Characteristics in the spectral range close to 550 nm // Oceanology. 2007. V. 47, N 3. P. 344—348.Копелевич О. В. Оптические свойства морской воды // Оптика океана. Москва: Наука, 1983. Т. 1. С. 150—234.Копелевич О. В. Оптические свойства морской воды // Оптика океана. Москва: Наука, 1983. Т. 1. С. 150—234.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.