创立于1977年的美国生≡物球仪器公司(Biospherical Instruments Inc.，简称BSI)是一家以研发为导向、集设计与生产为一体的环境监测仪器公司。BSI在从南极到北极、从海洋到饮用水水库的环境监测中有着悠久的历史。
30多年来，BSI的生产线聚焦于海洋、大气、水质和生物科学用的高品质光学仪器的设计与生产，是目前国际上光学仪器领域的领导者。BSI的产品包括陆地与海洋的全球紫外线(UV)监测系统、饮用水源地的水质监测系统、以及海洋科学和大气科学使〗用的多种UV和可见光波段的光学辐射仪。
BSI的仪器从最简单╲的光合有效辐射(PAR)测量仪，到非常复杂的水体剖面辐射测量系统，以及各种单通道光强测量传感器，在世界范围内获得了广泛的认同。如NASA、NOAA、EPA、WHOI、MBARI、Sea-Bird、RBR、HOBI、McLane、Teledyne、WETLabs、YSI等等都是BSI的ζ忠实用户。
1988，受美国自然科学基金(National Science Foundation, NSF)委托，BSI开始安装“全球UV监测网络系统”，并一直由BSI维持全球UV监测网络的运转。直到2009年，这个监测网络才被拆分成两部分：一部分转到美国海洋与大气管理局(NOAA)名下，另一部分仍由BSI负责。
2005年，BSI因为研发成功⌒ 微型辐射计(Microradiometers)而获得NASA颁发的商业创新奖(SBIR)。
2008年，BSI与NASA开始合作开发新的、现代化的辐射测量传感器⌒ 以支持现有的和下一代的海洋水色卫星遥感任务。这套系统被称之为行星辐射能光学传感器Optical Sensors for Planetary Radiant Energy, OSPREy)，主要用于获得海洋、天空、太阳和月亮的辐射测量数据，来满足对海洋水色卫星遥感的替代校准和算法证实的精度要求。(
2009年，BSI与芝加哥大学共同承担了美国自然科学基☆金的“极地观测网络”项目，用于长期观测全球变化对极地环境特别是紫外线的影响。
在』海洋光学仪器领域，BSI的产品就是行业标准。这从大量的著名海洋仪器设备公司从BSI采购光学仪器和传感器并集成到其自己的产品上就可知道。下面这些代表性的海洋仪器设备公司都是BSI的忠实用户：
? Sea-Bird Electronics, Inc.
? RBR Ltd.
? Falmouth Scientific, Inc.
? HOBI Labs, Inc.
? iRobot Corporation
? Ocean Sensors, Inc.
? Teledyne RD Instruments, Inc.
? WETLabs, Inc.
? YSI Inc.
? McLane Research Laboratories, Inc.
其中国际上最著名的CTD生产商海鸟(Sea-Bird)公司就从BSI购买了几百套光学仪器和传感器，可以说海※鸟CTD上的〗光量子传感器全部是BSI制造！
BSI新推出的便携式水体光学←剖面测量系统C-OPS一经推出就受到了全球♂科学家的热烈欢迎，目前其代〗表用户包括美国Clark University、南非科技与工业研究院(CSIR)自然资源与环境研究所(NRE)、法国Villefranche海洋实验室(Laboratoire dOceanographie de Villefranche)、美国宇航♂局Goddard太空中心(NASA/Goddard Space Center)、波兰科学院、加拿大魁北克大学(Universite du Quebec a Rimouski)、美国加州大学圣巴巴拉分校等。
C-OPS非常轻便，可以使用人工来布放。此外，自由下落的系统阻止了船体阴影带来的任何的影响♂
C-OPS是一款用于研究海洋光学特性的辐射测量系统。它由两部』个辐射计组成：其中一个测量水体上行辐亮度，另一个测量下行辐照度或上行辐照度。两部辐射计卐都有19个波段并被安装在可以※自由下落的框架上。框架可以进行优化调节，使之在加较浅的近海岸水体中以较低的速率沉降，而在较深的开阔洋面以较高的速率沉降。可选的配件ぷ包括：测量水上入射辐照度的参比辐照度◥传感器；用于测量漫射的∮影带组件“BioShade”；提供坐标和时间▂的部件“BioGPS”。
为什么选择C-OPS？
老的光学测量系统系统并不能很好地解决浅水中的光学复杂性，主要是由于较大的仪器体积，过于接近采样平台，或不能很好地控制仪器的沉降速率等。在新的C-OPS系统中，这些问题都不存在。
C-OPS的不】同之处？
? 是浅水中海洋水色研究、卫星校准和确认的理想仪器
? 完美的系统集成使它】可以和潜水设备以及水上设备一起工作来测量辐射参数(可应用于浑浊的近岸带水体和清澈的大洋水体)
? 在垂直深度剖面上测量水体的辐亮度和辐照度
? 快速的▼采样频率(15Hz)，缓慢」的自由下落，可调节的浮力，可人工布放，最深达300米的水下。
? 和NASA一起『设计研发
? 基于BSI公司先进的微型辐射计技术制造
微型辐射计
这一新的C-OPS辐射剖面测量系统和≡它所有的附件的核心部件都是微型辐射计(Microradiometers)——一种革命性的光电探测器集成的新方法。
BSI开发了一种小型〖的、卓越的光电探测器，叫做“微型辐射计”。微型辐射计由一个带微处理器的过滤光电二极管，一个可控增益的前置放大器，一个24-bit的模数转换器和一个串口组成——所有这些部件集成在一个只有一█支钢笔大小的小电路板上。黄铜材质的外套管为内部元件提供保护，并阻隔♀外部电子噪音。
虽然每一个微型辐射计都是一个单独工作的光电探测器，多个微型辐射计可以被组合在一起形成一个多波段辐射计。聚合器(左)把几组微型辐射计和辅助传感器集合在一起，它还控制输入微型辐射计或从微型辐射计输出的数ω据。聚合器同时控制电源调节和附加传感器如倾角、温度、输入电压和电流以及移动存储□设置(如micro SD卡)。
一个包含的19支微型辐射计的组合◇放置在耐压舱中，它可以作№为单机的多通道海洋水色传感器，因其小巧的体形，一支手可以轻松拿︻起。
C-OPS的浮力装置结合了空气填充的浮体和硬质泡沫浮体。随着仪器的下沉，增大的水压将气囊压扁，浮力降低，从而使沉降速率增大。表层水的沉降速率一般小于3 cm/s，10 m以下水深处的沉降速率将会超过30 cm/s。
测量入射球形辐亮度的水上参☉比传感器。它的光学附件包括：用于测量漫射的影带组件“Bioshade”和提供〖坐标和时间的GPS组件“BioGPS”。
由电池供电的甲板控制单元。这一“Microradiometer Master Controller”为Windows系统的笔记本电脑(厂家提供)供电并提供测量数据，当然，用户的其它电脑也可以使用。随机提供的还有BSI的用◣户软件。甲板单元还包含一个输出串口控制器，它允许水上参比传感器和水下传感器根据不同的电缆◣长度进行相应的调节，同时为它们提供最佳的电源供给。打开电源时甲板单元会显示传感器目录，这一特性在处理电缆♂和通讯连接的问题时非常有※用。
C-OPS所使用的微型辐●射计的介绍
每一个微型辐射计都有自己完整的控制和数据采集系统：微处理器、24-bit数据转换器(ADC)、基准电压、温度传感器和前端静电计。静电计组合了三个增益级，以控制电流-电压的转▅换。多支¤微型辐射计，测量不同波段的辐射，被集成为一个微型辐射计组，或一╳个完整的仪器，然后由一个叫做聚合器的电子部件(aggregator)控制从每一个微型辐射计采集数据信号。所有的微型辐射计都被卐同步，以保证所有波段的数据在同一时刻测量。聚合器同时也包含一个电源调节电路和数据通讯界面，也可能还装备了一个内置的数据存储器(micro SD-1GB)来支◣持远程数据记录。
技术参数
微型辐射计参数
? 探测器：Si (13 mm2)，InGaAs (7 mm2)，或GaAsP (7 mm2)
? 光电流—电压转换：三个增益级的静电计放』大器：1、200和40,000
? 模数转换器(ADC)：24-bit双极，4-125Hz数据频率
? 动态范围(可用)：9个十进制数量级
? 线性：使用一个可调节的光源，在信号电流范围为1 x 10-12 - 1 x 10-5 的条件下，对所有的微型辐射计进行测量。通常地，与一个参比静电计ㄨ相比，误差<1%
? 速度：ADC采样速率从4-125 Hz可调节，通常设为125 Hz，每个采样周期内进行平均
? 响应时间：小于0.01 s，增益变化所需时间小于0.1 s
? 电子灵敏度：在电流分辨率<10-15的情况下，ADC分辨率是0.5 mA。饱和电流为160 mA。三级增益信号的范围为1.6 x 1011，定义∑为除以最小可分辨信号的饱和信号。
? 噪音：当ADC以125 Hz的频率采样，而内置微型辐射计对每25个样品进行平均的情况下，数据频率为5 Hz，此时，探测器∞的噪音为15-20 fA。
? 光学灵敏度：这一灵敏度取决于光谱范围和入射光学系统(辐亮度和辐照度)。它被表达为辐亮度(mW cm-2 nm-1 sr-1)和辐照度(mW cm-2 nm-1)。在5 Hz的数据频率条件▼下的噪音等值信号(Noise Equivalent Signals)：
| 通道 | 辐亮度(Radiance) | 辐照度(Irradiance) |
| 320nm | 2.9x10-6 | 9.0x10-5 |
| 395nm | 5.0x10-6 | 6.9x10-5 |
| 490nm | 1.8x10-6 | 2.3x10-5 |
| 683nm | 9.9x10-7 | 1.1x10-5 |
| 780nm | 6.8x10-7 | 8.0x10-6 |
注意：辐亮度传感器已经过水下使用的校准。还要注意的是辐▽亮度传感器可以直接指向太阳而不会饱和。
? 暗补偿：在为每一个增益水平校准时测量并设定暗补偿←值。在野外补偿值也自动地测量并应用，以此来适应不同的温度。
? 微型辐射计电源：5 V DC，4 mA
? 光学过滤器：10 nm全宽
? 光谱范围：250-1650 nm(1100-1650的光谱范围需要使用 InGaAs探测器)
C-OPS系统参数
? 尺寸：13个或19个不同波段的微型辐射计组成的系统安装在一个防护罩内，如下参数适用于19通道的传感︾器：
* 直径：2.75 inches(约7 cm)
* 应用水深：标准型㊣最大125 m水深，还有300 m水深的版本●可供选择
* 波长选择：波长可以从250-1650 nm之间选择
? 速度：一个单㊣独的19波段〗的光学仪器可以在超过30 Hz的频率下工作。包括3个19波段辐射计的完整的系统的操作频率可以大于15Hz。
? 数据频率：使用RS232或RS485的条件下，光学仪器的通讯频率是115,200 baud；使用RS232的条件下，甲板单元的通讯频率为115,200 baud。
? 电源需求：19通道的光学仪器：7.5 V，90 mA。三】个仪器的19通道系统：甲板单元需0.30 A的电流。
? 辐亮度仪器的视野：在水中，7°半角
? 辐◥照度仪器的Cosine Error：天顶角小¤于60°的情况←下为±3%；天顶角60-70°的情况〒下为±5%；天顶角70-80°的情况下为±10%
?自由下落速度：<1 cm的深度分辨率，可调节的最终速度为6-35 cm/s，可手动调节倾角和翻滚。
? 辅助传感器：水温、水压、倾角和翻滚
? 可选配件：
* BioShade：用于测量漫射的影带配件，测⊙量水上辐照度的参比传感器
* BioGPS：GPS配件
* 用户ξ 自定义长度的电缆，电缆卷轴
附件介绍
BioSHADE
BioSHADE是一个︽使用在C-OPS水↑面参比传感器上的影带附件。这一附件可以■进行180度的旋转，使它能够在航向不稳定的船只上使用。当在船只上使用时，影带进行平〖稳连续的扫描；当在陆地上操作时，可以将系统设定为将影带对着太阳直射而相应运动，以此来测量漫射∩辐照度。
操作C-OPS的软件中也包含控制BioSHADE的命令，用户可在软件中开启或关闭影带功能，也可以设置运动∩的速率。在使用船舶进行走航式测量时，内置的pitch和roll传※感器以及高的采样频率在消除船体运动带来※的影响方面非常有用。
BioSHADE可以和Bio GPS、一个或多个水面参比传感♂器一起集成在C-OPS网络中。这一整个集成都由一根电缆连接到远处(最远可达150m)的系统控制单元“deckbox”和电源。Deckbox会根据电缆长度自动地补偿，为系统提供最优的电源供给。
BioGPS
BioGPS(右图最左边的白色圆筒)是一个固定在C-OPS水面参比传感器上配合使用的GPS信号接★收器。GPS的数据将和C-OPS的数据结合在一起，方便用户无论在定点垂☆直剖面测量还是在船上走□ 航测量时都能准确地记录测量点的位置。BioGPS可以和BioSHADE、一个或多个水面参比传感器一起集成在C-OPS网络中。
这一整个集成都由一根电缆连接到远处(最远可达150m)的系统控制单元“deck box”和电源。Deck box会根据电缆长度自动地补偿，为系统提供最优的电源供给。
C-HOIST
C-HOIST起吊机是一》种用于下放和回收仪器的装置，它通常挂在一个固定在船上的吊杆上来作业。
C-HOIST装配有一个不锈钢的滑轮和一个2.1马力、12 V直流电驱动的电机头。它的总承载力为300磅(约136 kg)。这一装置通常使用90 Ah的铅酸电池①驱动，正常的情况下一次充电可以完成25次(每次约6分钟)的操作。适用绳〓索的直径为5-20 mm，没有长度的限制。
C-HOIST将和一个控制单元ㄨ(deck box)一起工作，允许用户在不同的布放中使用不能的下放速度。电动马达还有刹车功能，用户可以让滑轮在任何需要的时候静止。
T-MAST
T-MAST伸缩支架，用于水面参比传感器系统≡。伸缩▃长度从1.12 m到3 m。这一系统由美国NASA研发，借助它用户可以将辐射计升高到船舶的高层构架之上，从而消除船体阴影和反】射的影响。
BSI在科研系统和政府部门的典型用户包括：
? NASA(美国宇航局)
? NOAA(美国海洋与大气管理局)
? US EPA(美国环保局)
? Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI，Woods Hole海洋研究所)
? Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI，蒙特雷海洋研究△所)
? Australia EPA
? World Meteorological Organization
? Yale University
? University of California, Berkeley
? University of California, Davis
? University of California, Irvine
? University of California, Riverside
? University of California, Santa Barbara
? University of california, San Diego
? Stanford University
? University of Chicago
? Massachusetts Institute of Technology
? Arizona State University
? Australian Antarctic Division
? Australian Institute of Marine Sciences
? Bedford Institute of Oceanography
? Bigelow Laboratory for Ocean Science
? Boston University Marine Program
? Bowling Green State University
? British Antarctic Survey
? Center for Coastal Physical Oceanography
? Virginia’s Center for Innovative Technology
? French Governmental Research Agency
? Centre d’Oceanologe de Marseille, Campus de Luminy
? Colorado State University
? University of Copenhagen
? California State University, Long Beach
? California State University, San Marcos
? Danish Meteorological Institute
? National Environmental Research Institute, Denmark
? Duke University
? Florida Gulf Coast University
? Finnish Institute of Marine Research
? Florida State University
? University of Georgia
? Goteborg University
? Hawaii Institute of Marine Biology, SOEST
? Hong Kong University of Science and Technology
? Polish Academy of Sciences
? University of Maine
? University of Maryland
? MAX-PLANCK-INSTETUT fur Marine Mikrobiologie
? Unviersity fo Michigan
? University of Minnesota
? University of Mississippi
? Moss Landing Marine Labs
? Michigan State University
? Miami University of Ohio
? National University of Singapore
? San Diego State University
? Southern Illinois University
? University of Southampton
? Texas A & M University
? University of South Carolina
? University of North Carolina
? University of Ottawa
? University of Western Australia
? University of South Florida
? U. S. Naval Academy
? The University of Toledo
? University of Washington
? Wayne State University
? University of Wisconsin
BSI的国内用户主要有中国海洋大ξ学、香港科技大学、中科院海洋研究√所、中科院过程工『程研究所、上海海洋大学、上海海事大学、华中农业大学、暨南大学、宁波环境监测站㊣ 、中国城市规划设计研究院等等。
上海泽泉科技有限●公司作为美国Biospherical Instruments Inc.在大中华区的独家代理和技术服务中心，将一如既往的为广大客户提供高品质的产品和完善的技术服务。
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