您好,欢迎来到奕枫仪器 水环境仪器站点!

潜水式原位数字全息成像系统

高分辨率水下原位测量


潜水式全息成像系统(Submersible Holographic Imaging System,HOLOCAM) 能在非侵入式的情况下对粒子进行采样并原位测量样品的3D图像数据,其特殊的机械设计能最大程度地减少水流干扰。HOLOCAM是一种双分辨率成像系统,具有两个独立的样本量,适合在高达300 m的深度部署。其适用于海洋或淡水环境中,水下原位测量,可方便快速的观察所有水生环境中的藻类、微生物和颗粒物等。

潜水式原位数字全息成像系统

工作原理

Operating Principle


HOLOCAM利用全息原理来对一定体积内的物体进行显微成像。使用660 nm Nd-YAG激光用作样品体积的背景参考光源,并由照相机记录所得全息图。之所以选择此特定波长的激光,是因为红色光在水下衰减最快,并且大多数海洋生物(包括活动浮游生物)对红光的敏感性最低。不在样品体积中的生物只能观察到微弱的散射,并且通常会在富营养区被环境光所淹没。

激光束在经过空间滤波和准直后通过分束器,产生的双光束通过单独的采样窗口,照亮两个采样区域上4cm长的样品体积,光经过样品时,微粒的散射光会与背景参考光源干涉叠加,产生的干涉条纹包含了所测体积内的空间和相位信息。两个样品体积具有不同的分辨率,低倍率数据记录在Imperx 2048*2048像素的CCD相机上,成像视野(FOV)为9.4* 9.4 mm,当于分辨率为4.59μm/ pixel。高倍率全息图使用JAI 2432 *2058像素相机成像,FOV跨度为0.83*0.7 mm,相当于分辨率为0.34μm/ pixel。这种双倍放大设计可用于解析近4个数量级的粒径。HOLOCAM以15 Hz的频率采集的图像通过光纤传输到甲板上的计算机,可以实时查看,同时存储在硬盘中。使用菲涅耳衍射公式对每个所得的滤波图像进行数值重建,随后在整个样本体积内使用不同平面/截面上的全息衍射图进行的数值重建可提供体积内所有颗粒的聚焦图像,从而提供有关颗粒和生物的形状,空间分布以及运动的3D信息。

图.全息显微成像原理
图.HOLOCAM双相机内部光学设置

特点及应用

Characteristic and Application


特点
高分辨率全息成像
可对相对较大的样本体积进行采样
非侵入式,非破坏性探测,不干扰试验物体
水下原位测量
双分辨率成像,覆盖粒径更广
实时观察水下微生物、颗粒的形态、分布
快速捕捉运动生物,并对其成像(14.7 fps)
水下深度可达到300 m


应用
表征颗粒/浮游生物的分布和相互作用 
粒子流相互作用、浮游生物动力学研究
薄层和有害藻华研究
表征水生颗粒特性,颗粒粒径分布
海洋生物及其丰富度的观测
叶绿素浓度、颗粒物浓度剖面分层研究
海洋-水层检测、细菌、浮游生物及植物
泥沙输送,海洋生态学,气候变化,遥感和海洋光学

技术参数

Specifications


分辨率:低倍:4.59 μm/ pixel,高倍:0.34 μm/ pixel
全息图尺寸:低倍:Imperx 2048x2048,高倍:JAI 2432x2058
帧速率:14.7 fps
体积:90 cm x 96 cm x 30cm
取样体积:低倍:3.53 mL,高倍:23.2 μL


光源:660 nm Nd-YAG激光
粒径范围:10 µm ~ 9.4 mm
速率:15 Hz
FOV:低倍:9.4* 9.4 mm,高倍:0.83*0.7 mm
深度:300 m

文献资料

Relevant Reference

1.S. Talapatra, J. Hong, M. McFarland, A.R. Nayak, C. Zhang, J. Katz, J. Sullivan, M. Twardowski, J. Rines, and P. Donaghay, “Characterization of biophysical interactions in the water column using in situ digital holography,” Mar. Ecol. Prog. Ser., 473, 29-51 (2013)

2.A.R. Nayak, M. McFarland, J. Sullivan and M. Twardowski, “Evidence for ubiquitous preferential particle orientation in representative oceanic shear flows,” Limnol. Oceanogr. 63(1), 122-143 (2018).

3.A.R. Nayak, M. McFarland, J. Sullivan and M. Twardowski, “On plankton distributions and biophysical interactions in diverse coastal and limnological environments,” in Proc. SPIE, Ocean Sensing and Monitoring X, 10631, 106310P (2018).

潜水式原位数字全息成像系统 Aquasonde自容式多参数水质分析仪 Ramses 高光谱辐射测量仪 ERAS 回声重复声源系统 AWRAMS 水面高光谱辐射自动云台测量系统 TriOS RPMS自由落体式高光谱辐射剖面测量系统 AWRMMS 水面高光谱辐射移动测量系统 NEPH浸没式浊度传感器 ECHEM 数字ORP传感器 enviroFlu-BT苯系物荧光传感器 OPUS 硫化物在线监测仪 TriOS LISA 光谱法TOC在线监测仪 TriOS LISA 光谱法BOD在线监测仪 TriOS LISA 光谱法COD在线监测仪 FastBallast压载水合规监测系统 Sea Sentry 船舶废气清洗废水监测系统 NEPH 悬浮颗粒物浓度传感器 NEPH清洁水体浊度传感器 ECHEM数字差分ORP传感器 eCHEM 游离氯传感器 eCHEM二氧化氯测量仪 ECHEM电导率传感器 eCHEM 数字差分pH传感器 eCHEM 数字pH传感器 eCHEM NH4-N ISE传感器 eCHEM 溶解氧传感器 matrixFlu 多参数荧光计 nanoFlu 微型荧光计 SURFlu溢油监测荧光计 microFlu-Blue蓝藻荧光计 microFlu-Chl水体叶绿素浓度计 enviroFlu-HC 水中油多环芳香烃(PAHs) 荧光计 OPUS UV光谱光度计 TriOS NICO 光谱法硝酸盐监测仪 LISA UV 光学传感器 LISA色度在线监测仪 ECO VSF系列体散射测量仪 AC-S吸收衰减测量仪 OSCAR G2 高光谱光吸收计 ViPer 高光谱衰减测量仪 WETStar 流通池叶绿素荧光计 CYCLE-PO4磷酸盐分析仪 深海溶解氧传感器 深海高分辨率 温度 传感器 深海电导率传感器 浅水版 ORP 氧化还原电位传感器 深海 ORP 氧化还原电位传感器 深海 pH 传感器 浅水版 pH 传感器 SBE37-SI温盐深测量仪 水下 CTD / O2 剖面测量仪 ECO单参数与多参数荧光计 WQM水质多参数测量仪 AP-700&AP-800水质多参数测量仪 AP-2000水质多参数测量仪 KLL-S 地下水取样器 AP-5000水质多参数测量仪 AP-7000水质多参数测量仪 LeveLine水位监测仪 NuShuttle 水下拖车水下拖体 【安装作业】太湖漫山站水面辐射自动云台测量系统 UV254 SAC254 SUVA在废水监测中应用 内部比较WISP-3和其他的辐射计(TriOS Ramses, ASD FieldSpec, and TACCS) WALRUS高光谱浮标式辐射计测量方法 水体光学特性测量在环境领域的应用 2009-2011年度hydroscat后向散射发表文献节选 Hydroscat6用于我国东海和黄海总悬浮颗粒物反演 Hydroscat-6用于我国东海和黄海固有光学特性研究 HydroScat 后向散射仪文献目录 HydroRad水下光谱仪已发表文献 归一化离水辐射率和遥感反射率的测量 光散射、光吸收和光衰减 一类水体与二类水体 水体表观光学特性AOP与固有光学特性IOP 辐照度(Irradiance)和辐亮度(Radiance) 浊度基本概念及浊度传感器原理 溢油监测中各种油类基础概念 英国CTG公司藻类初级生产力及水质传感器应用 地下水及地下水污染 英国地质研究所使用UviLux荧光计评估地下水污染及风险因素 UviLux在利菲河下游河口检测碳氢化合物含量 船舶废气清洁系统EGC(Exhaust Gas Cleaning) 海洋初级生产力,海洋原始生产力 石油污染与持久性有机污染物 POPs 持久性有机污染物 Persistent Organic Pollutants,POPs) FLS-A 荧光激光雷达溢油监测文献 国外WQM长期定点观测应用 CYCLE-PO4测量数据图形 地下水污染防治难在何处 【安装作业】太湖漫山站水面辐射自动云台测量系统 中国海洋湖沼学会藻类学分会换届大会暨第二十次学术讨论 中国海洋湖沼学会藻类学分会换届大会暨第二十次学术讨论 2019青岛国际海洋科技展圆满落幕—奕枫仪器应邀参展 2019青岛国际海洋科技展圆满落幕—奕枫仪器应邀参展 奕枫仪器发布手持式船载水面之上法光谱测量系统 奕枫仪器仪器租赁业务正式启动 奕枫仪器受邀参加“第三届全国海洋光学高峰论坛” 奕枫仪器应邀再次访问欧洲仪器生产商 奕枫仪器在18届水色遥感大会发布新产品剖面光谱仪 奕枫仪器应邀参加第三届生物气溶胶国际研讨会 奕枫仪器研发的首款剖面光谱仪海试成功 美国WETLabs公司总裁CASEY MOORE先生到访奕枫仪器 奕枫仪器访问英国AQUAread公司 切尔西科技集团对奕枫仪器进行友好访问 切尔西科技集团对奕枫仪器进行友好访问 奕枫仪器应邀赴英国参加Ocean Business 2015及AQE 2015 奕枫仪器应邀赴英国参加Ocean Business 2015及AQE 2015 德国TriOS创新性将紫外LED技术用于监测COD BOD TOC 德国TriOS创新性将紫外LED技术用于监测COD BOD TOC 奕枫仪器应邀访问德国TriOS公司并正式签署代理协议 奕枫仪器应邀访问德国TriOS公司并正式签署代理协议 CTG FastOcean FRRf 在藻类初级生产力领域的又一个伟大的一年 CTG FastOcean FRRf 在藻类初级生产力领域的又一个伟大的一年 德国TriOS公司销售总裁Mr. Uwe Voith到访奕枫仪器 德国TriOS公司销售总裁Mr. Uwe Voith到访奕枫仪器 德国TriOS公司销售总裁Mr. Uwe Voith到访奕枫仪器 CTG FastOcean FRRf 在藻类初级生产力领域的又一个伟大的一年 enviroFlu-BT单环芳香烃类传感器在德国TriOS公司问世 enviroFlu HC 水中油传感器获船级社DNV GL认证符合规范MEPC.184(59) 德国TriOS公司宣布:nanoFlu系列荧光计取代microFlu系列 奕枫仪器应邀访问德国TriOS公司并正式签署代理协议 德国TriOS创新性将紫外LED技术用于监测COD BOD TOC 奕枫仪器应邀参加2016上海国际海洋技术与工程设备展览会 第16届水色遥感研讨会交流奕枫发布原位初级生产力测量方案 奕枫仪器应邀参加第四届溢油应急国际研讨会暨展览会 奕枫仪器应邀参加2014中国环境科学学会学术年会产品推介会 奕枫仪器从2014中国环博会IE expo凯旋归来 奕枫仪器应邀参展Oceanology International China 2013 奕枫仪器参加中国环博会IE expo 2013 CTG最新压载水监测仪参展美国第三届压载水管理峰会 FastOcean研究光合作用在海洋环境中的作用 澳大利亚科学家使用FastOcean系统监测近岸海洋“健康” CTG公司色氨酸传感器成功应用于非洲饮用水污染监测 英国CTG公司藻类初级生产力及水质传感器最新应用 CTG船舶洗涤水监测系统获得DNV GL集团认证 英国CTG公司FastOcean藻类荧光仪的最新应用 英国切尔西科技集团Seasoar拖拽式机器人用于马航MH370搜救 Chelsea主动荧光技术专家出席挑战者号海洋科学学会会议 AQUARead公司AP-1000系列探头全新升级为AP-2000 水体固有光学特性测量全系列仪器落户杭州师范大学 多波段荧光在废水及环境监测中应用研讨会 奕枫仪器水质在线监测系统开发完毕 奕枫仪器应邀赴英国参加Ocean Business 2015及AQE 2015 切尔西科技集团对奕枫仪器进行友好访问 奕枫仪器访问英国AQUAread公司 美国WETLabs公司总裁CASEY MOORE先生到访奕枫仪器