Бесконтактный способ измерения толщины нефтяной пленки на поверхности водоемов

Бесконтактный способ измерения толщины нефтяной пленки на поверхности водоемов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

БЕСКОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ НЕФТЯНОЙ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДОЕМОВ, заключающийся в том, что направляют на поверхность водоема под фиксированным углом падения оптический луч получают иктерференияонную картину в отраженном свете, определяют толщину нефтяной пленки, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, разделяют перед направлением на поверхность водоеяга оптический луч на два луча, второй луч сканируют в плоскости, перпендикуляриой направлению движения ветровых волн в водоеме , определяют значение предельного угла падения второго луча, при котором интенсивность отраженного луча составляет 0,1-0,01 от его максимальной интенсивности, находят ряд значений толиошы пленки как функции гачений пределшого угла падения второго луча в моменты экстремумов отражения первого луча и оЕфеделяют по этому ряду значений среднее (Я значение толщины пленки. о О1 со 4 со /

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Здп чг 01 В 11 06; G 01 В 9/02

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ

Риг. t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛКРЬГГИЙ (21) 3393979/25-28 (22) 12.02.82 (46) 07.)2.83. Бюл. У 45 (72) Т. Ю. Шевелева, В. И. Якименко и и В. А. Прянишников (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический инсппут им. В. И. Ульянова(Ленина) (53) 531.715.1 (088.8) (56) 1. Авиационные наблюдения и контроль эа загрязненностью вод суши и моря. Методическое указание. Л., 1975, с. 57 — 58.

2. Крылова Т. В. Интерференциоиные покрытия. Л., "Машиностроайе", 1973, с. 174190 (прототип) . (54) (57) БЕСКОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ИЗМБгВния толщины нифтяной плинки НА по—

ВЕРХНОСТИ ВОДОЕМОВ, заключающийся в

„SU„„1059419 А том, что направляют иа поверхность водоема под фиксированным углом цадеиия оптический луч, получают интерференционную картину в отраженном свете, определяют юлщину нефтяной пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, разделяют перед направлением на поверхность водоема оптический луч на два луча, второй луч сканируют в плоскости, перпендикулярной направлению движения ветровых волн в водоеме, определяют значение предельного угла падения второго луча, при котором интенсивность отраженного пуча составляет 0,1 — 0,01 от его максимальной интенсивности, находят ряд значений толщины пленки как функции значений предельного угла падения второго луча в моменты экстремумов отражения первого луча и определяют по этому ряду значений среднее значение толщины пленки.

059419 2

1 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в самолетных и судовых системах экспрессконтроля загрязнения нефтью водных бассейн

Известен бесконтактный способ измерения толщины нефтяной пленки на поверхности во доемов, заключающийся в том, что облучают водную поверхность оптическим лучом с ши ким спектром, определяют в отраженном све цвет нефтяной пленки, по цвету находят толщину нефтяной влеюсн fl).

Недостатком данного способа является низ кая точность из-за ограниченности диапазона измеряемых толщины пленок областью

0,1-2 мкм вследствие ограничения спектральной области чувствительности приемника из чеиня (например глаза оператора), сложности интерпретации получаемой цветовой картины, которая неустойчива во времени из-эа измене ния толщины пленки волнением водной лове ности.

Наиболее близким по технической сущнос к изобретению является бесконтактный спосо измерения толщины .нефтяной пленки на поверхности водоемов, заключающийся в .том, что направляют на поверхность водоема под фиксированным углом падения оптический луч, получают интерференционную картину в отраженном свете, определяют толщину нефтя ной пленки по формуле

I ов, 5

po"" t0 l5 лу-

Рх 20 тн б (25

35 где т1 — измеряемая. толщина пленки; П вЂ” показатель преломления нефти; Я,, 3>, Я5,— длины волн, соответствующие первому, второму и третьему экстремумам; Х вЂ” порядок первого экстремума j2).

Недостатком способа измерения толщинь1 нефтяной пленки является низкая точность йзмерения ввиду того, что не контролируется изменение толщины нефтяной пленки в точке измерения в течение цикла спектральных измерений, характеризующегося большой длительностью..

Кроме того, неконтролируемо изменяется толщина, пленки вследствие ее нагрева и иснарения лучом света, который должен обладать значительной интенсивностью для обеспечения вьщеления из него большого числа узких спектральных диапазонов в широком спектре дпин волн; существенна дисперсия нефти в широком спектральном диапазоне.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно бесконтактному способу измерения толщины нефтяной пленки на поверхности водоемов, заключающемуся в том, что направляют на поверхность водоема под фиксирован40 теля по направлению движения ветровых волн, 45 Оптический луч источника 1 разделяют разделителем 2 на два луча и зондируют ими водную поверхность водоема 7, причем первый луч направляют вертикалыю на водную поверхность, а второй луч сканируют сканирующим элемен50 ленив движения носителя, С помощью фотоприемников 4 и 5 измеряют интенсивности mpвого и второго отраженных лучей. Запоминают максимальное значение интенсивности второго луча, устанавливают значение предельной интенсивности второго луча 2 в диапазоне 0,01 — 0,1 от его максимальной интенсивности, определяют значение предельного углами >раь соответствующее установленному значению предельной ин4mb=9,x = ъ(" =3 (х ?) ным углом падения оптический луч, получают интерференционную картину в отраженном свете, определяют толщину. нефтяной пленки, разделяют перед направлением на поверхность водоема оптический луч на два луча, второй луч сканируют в плоскости, перпендикулярной направлению движения ветровых волн в водоеме, определян>т значение предельного угла падения .второго луча, при котором интенсивность отраженного луча составляет 0,1 — 0 01, от его максимальной интенсивности, находят ряд.значений толщины пленки как функции значений предельного угла падения второго луча в моменты экстремумов отражения первого луча и определяют по этому ряду значений среднее значение толщины пленки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый бесконтактный способ измерения толщины нефтяной пленки на поверхности водоемов; на фиг. 2 — зависимости интенсивности отраженного первого луча от толщины нефтяной пленки и область возможных значений предельного угла падения второго луча в зависимости от толщины пленки при доверительной вероятности 0,9.

Устройство содержит источник l оптического

iëó÷à, разделитель 2 луча, с помощью которого ! перед направлением на поверхность водоема разделяют оптический луч на два луча; причем первый луч направляют под фиксированным углом, а второн луч сканируют, сканирующий элемент 3, фотоприемники 4 и 5, выходы которых соединяются с соответствующими входа ми блока 6 обработки сигналов.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Источник 1 оптического луча, разделитель 2, сканирующий элемент 3, фотоприемники 4 и

5„располагают на борту носителя цад иевозмущенной водной поверхностью водоема 7, например на выносной стреле в насосной части инспекционного судна. Направляют движение носиХ1

Рюш. ед (d

ВНИИПИ Заказ 9816/45 Тираж 602 Подписное

9в.

Фие. t

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

3 1059419 4 тенсивностн 3 в моменты экстремумов интен- рени» волнения водной поверхности, а также . явности,отраженного первого луча. С помощью качки носителя. При меньших значениях :1 зависимости предельного утпа от толщины неф- . сивности отраженного второго луча погрешность тяпой пленки (фиг. 2) находят область возмог измерения растет из-эа малой вероятности появных значений толщин 4 — Ь с помощью. за- пения на водной поверхностй уклонов (4азеД, ных значений то ч н и 5: о висимости 3< = f (4) находят -(фнг. 2) толщину превышающих 20 .

1Ц, соответствующую максимуму отражейня . В предлагаемом способе повышается точпервого пуча н попадающую в интервалЬ;>-К, ность измерения благодаря тому; что толщина

Находят ряд значений толщины:пленки (анало- нефтяпой пленки сравнивается непосредственно

1 гично указанному способу) и определяют по >0 с длиной волны оптического луча, сокращается этому ряду значений среднее значение толщины время цикла измерений. так как измерени» . ведут на одной фиксированной длине волны,, практически устранено неконтролируемое возЗависимость предельного угла от топппшы действие луча на измеряемый объект, так как пленкиЮ а е4=т(Ь) получают-предварительно pzta >5 снижена его интенсивность (нет необходимости каждого тина бассейна в процессе калибровки. выделения большого числа узких спектральных

Выбор предельной интенсивности отраженно- диапазонов), устранено влияние диснерсни нефго второго луча в диапазоне 0,01 — 0,1 от ее тн. Погрешность измерения описываемого спомэкспмального значения объясняется тем, что соба определяется только разбросом покаэатепо данным экспериментов именно в этом диа- . пя прелом»ения П нефти и нефтепродуктов на

20, назоне достигается измерение предельного уив дппне волны 4 источника излучения, и не пре-.

Ы с требуемой точностью (для уверенной вышает 10%, так как величины показателей eð4 идаитифика щи интерференпионных экстремумов преломления нефти и нефтепродуктов на фикв отражении первого луча: необходимо. чтобы::сироваипой длине волны лежат в узком диапаI погрешиость измерения предельюго угла паде- зоне значений (в частяости на длине волнй

25 ния второго лучае „ е4не превышала 30%). При 0,63 мкм величины П находятся в днапазоне больших значениях интенсивности отраженного,147-1,55). Такая погрешность измерения удоввтоРого лУча погРешность иэмеРециич аеа4Растет . летвоРительиа с точки зРениЯ большинства нэ-за большого воздействия на результат изме-,практических задач.