C-OPS(次世代型水中分光放射計)

河川流入域や解氷域など光学的に複雑な表層の水循環におけるAOP(Apparent Optical Properties)を正しく測定するには、特に表層域でゆっくりと降下させる必要があります。これまでの旧来型フリーフォールタイプの水中分光放射計のほとんどは、ロケット形状しているため、外洋での鉛直方向プロファイルには適していても沿岸には不向きでしたし、船影を避けようとしても限度がありました。今回新たに、衛星海色研究者である、NASA, Stanford B. Hooker博士の下、10年の歳月を費やした新たなデザイン、凧の形状としたフリーフォールシステムが次世代型分光放射計として完成しました。

投下様態は、フレームに浮き袋を格納することにより表層では6cm/sec、その後浮き袋は水圧で徐々に圧縮され35cm/secの可変沈降速度のフリーフォールとなります。また、フレームにはピッチ角とロール角の角度調整機能を有しており、微調整することで旧来型に比べ、より傾きの少ない鉛直方向のプロファイル観測が行えます。標準のフレームには水中下向き照度EdZと水中上向き照度EuZの組み合わせ、もしくは水中下向照度Edと水中上向輝度LuZが可能です。

電気回路は、より小型化、低ノイズ化の実現の為に従来ワイヤーハーネスなどにより配線していた回路を見直し、光学系の各チャンネルをワンボード化(マイクロラジオメータ)することで大幅な改善につながりました。

フリーフォールシステムの再構築やスキャン速度の高速化、本体の小型化、多波長化で表層域での有効データ数が格段に向上しました。同時に実行精度を上げるために地上比較照度計に回転遮蔽バンド、GPS、手動式伸縮マスト等さまざまなアクセサリを用意しています。AOPの測定器として、NASAを始め世界の研究機関で使用されています。

BioSHADE+C-OPS Ed0型(回転遮蔽バンド式全天放射照度計)

BioSHADEは、水中分光放射計C-OPS型の全天照度計C-OPS Ed0型のオプションとして手軽に取り付けられる回転遮蔽バンド機構です。内蔵のステッピングモータにより遮蔽バンドを1分間に0〜180°回転させます。直達放射照度(direct irradiance)を遮蔽したときを散乱放射照度(diffuse irradiance)とし、遮蔽されていないときの測定、全天放射照度(global irradiance)から散乱放射照度を減ずることで直達放射照度を算出します。また、ラングレープロット法によるエアロゾルの光学的厚さの算出も行えます。

遮蔽バンドは51,200もの細かい角度ステップで可動し、照度計は15Hz以上の高速サンプリングが可能で、算出される直達放射照度は高い信頼性があります。専用のソフトウェアからリアルタイムでバンド角情報の表示やオフセット調整も行えます。C-OPSと同時に測定することで、水中のAOPの測定をする上で考慮しなければならない自己器影の補正精度を高めるために考案されました。


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次世代型水中分光放射計
C-OPS型




回転遮蔽バンド式全天放射照度
BioSHADE+C-OPS Ed0型

　　特　　徴

　　　□　小型・軽量

　　　□　305〜865nm間で波長選択可能

　　　□　フロートの可変浮力機構

　　　□　照度・輝度センサ各19ch

　　　□　高速サンプリング(15Hz以上)

　　　□　10桁ダイナミックレンジ

　　　□　1チャンネルシリアルポート

　　　□　温度・深度・傾斜センサ標準装備

　　　□　確かな校正注1)

　　仕　　様

光学系

　チャンネル数

各19チャンネル

　選択可能波長域

305〜865nm

　選択可能波長

305、313、320、330、340、380、395、412、443、465、490、510、532、555、560、565、589、625、665、683、694、710、765、780、875及びPAR、LuZChl注2)

　センサタイプ

フォトダイオード

　検出器

Si(13mm2)

　スペクトル半値幅

10nm

　コサイン集光特性(受光角特性)

コサイン曲線に対する不確かさ±3%(天頂角0〜60°間)、±5%(天頂角60〜70°間)、±10%(天頂角70〜85°間)

　最少測定値(代表値)

測定波長　　　最少感度(照度)　　　　　　　　　(輝度)
320nm　　　　9.0×10-5μW/cm2・nm　　　　2.9×10-6μW/cm2・nm・sr
395nm　　　　6.9×10-5μW/cm2・nm　　　　5.0×10-6μW/cm2・nm・sr
490nm　　　　2.3×10-5μW/cm2・nm　　　　1.8×10-6μW/cm2・nm・sr
683nm　　　　1.1×10-5μW/cm2・nm　　　　9.9×10-7μW/cm2・nm・sr
780nm　　　　8.0×10-5μW/cm2・nm　　　　6.8×10-7μW/cm2・nm・sr

　水中視野角

7°(ハーフアングル)

電気系

　ダイナミックレンジ

10桁

　応答速度

0.01秒以下

　ゲイン切り替え速度

0.1秒以下

　データレート

15Hz以上

　インターフェース

RS-232Cシリアル通信ポート又は、USBポート

　通信速度

115,200ボーレート

照度センサ

輝度センサ

センサ寸法

7cm(径)×34cm(長)

7cm(径)×25cm(長)

センサ重量(空中)

1.7kg

1.6kg

フリーフォールフレーム寸法

48.7cm(W)×36.0cm(H)×8.9cm(D)

フリーフォールフレーム重量

6.8kg(水中照度センサと水中輝度センサ含む)

耐圧

125m

オプション

　ケーブル

ケブラー繊維補強

　BioGPS

GPS

　BioSHAD

回転遮蔽バンド

　　注1)バイオスフェリカル社製の計器は全てNIST(米国国立標準技術研究所)に準拠しています。

　　注2)水中上向き輝度のみ装着可能です。

　　C-OPSとPRR-800フリーフォールシステムの比較

C-OPS

PRR-800(フリーフォール)

フリーフォール形状

凧型

ロケット型

沈降速度(錘による調整)

6〜35cm/秒

50〜100cm/秒

最大深度

125m

350m

垂直安定度(代表値)

2.5〜5.0°

3.0〜7.0°

最小測定インターバル

1cm毎(0〜5mでは1cm以下)

4cm毎

3段階ゲイン切替

1 / 200 / 40,000

A/Dコンバータ

24ビットA/Dコンバータ、ΣΔ型

1 / 16 / 256ゲインプリアンプで16ビット分配

ダイナミックレンジ

9.5桁以上(実用域で)

9桁(実用域で)

検出感度

10-15A(0.5μVAC分解)

1.3μVAC分解

測定波長域

250〜1650nm

250〜875nm

チャンネル数

最大19チャンネルまで搭載可

標準15、最大19チャンネルまで搭載可

センサ寸法(直径)

7.0cm

10.2cm

　　　　　(長さ)

34cm(EdZ、Ed0)、25cm(LuZ)

55.9cm(水中器)、37.8cm(地上器)

　　　　　(重量)

1.7kg(EdZ、Ed0)、1.6kg(LuZ)

4.8kg(水中器)、3.0kg(地上器)

システム全寸法

48.7cm(W)×36.0cm(H)×8.9cm(D)

30.5cm(W)×55.9cm(H)×14.0cm(D)

システム重量

6.8kg(空中)

5.9kg(空中)

コサイン集光器特性(受光角特性)

コサイン曲線に対する不確かさ±3%(天頂角0〜60°)、±5%(天頂角60〜70°)、±10%(天頂角70〜85°)

コサイン曲線に対する不確かさ±2%(天頂角0〜60°)、±10%(天頂角60〜85°)

付帯構成センサ

水温、深度、2軸傾斜(EdZ及びEd0)

水温、深度、2軸傾斜(水中器のみ)