[發明專利]海面油膜厚度測量裝置

無效

• 申請號: 201210060033.6
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN102607434A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 葛寶臻;吳頔;呂且妮;王項南;王春誼;王晶
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

技術領域

本發明屬于海洋環境立體監測技術領域，特別涉及一種海面油膜厚度測量系統。

背景技術

海面油膜厚度測量在環境保護、化工分析、油膜動力學研究等領域中均有應用，對于海上溢油事故有著重要意義，為溢油治理提供有效合理的指導，為理解油層擴展動力學的基本理論提供重要的科學依據。目前已提出并用于海面的不同油品和不同油膜厚度測量的常見裝置有以下幾種：

基于紅外探測原理研制的油膜厚度傳感器，在空中或者利用衛星觀測油膜吸收太陽輻射放出熱量后在紅外成像中呈現的不同狀態，測量油膜厚度，不易標定，精度較低；

利用測量電阻率方法的油膜厚度測量裝置，根據油與水的電導率不同，將電極深入油膜中，到接觸油水交界面時，根據轉數求出油膜厚度，裝置受環境影響較大。

基于激光誘發熒光法研制的海面油膜厚度傳感器，由空中激光誘導熒光系統發射的紫外激光可以誘發熒光引起拉曼散射，通過分析不同油品的熒光壽命和不同油膜厚度下的光譜強度，可以同時實現油品鑒別和油膜厚度的測量，主要適用于薄油層厚度的測量。

基于激光激發超聲波原理研制的激光超聲遙感測量油膜厚度傳感器，利用聲脈沖傳播經過油層再返回油氣界面的時間和在油層中的聲波傳播速度計算得到油層厚度。這種傳感器測量精度高，但體積很大，成本高。

發明內容

本發明目的是解決海面油膜厚度高精度實時測量問題，提供一種海面油膜厚度測量裝置。

本發明采用差分激光三角法設計海面油膜厚度測量裝置，該裝置包括密封的浮標殼體，浮標殼體內設置的光學傳感器，以及浮標殼體上設置的采樣池；

所述的浮標殼體，使本裝置可以應用于機載投棄式海面測量海面油膜；包括放置光學傳感器的外部殼體，用于傳輸測量數據到上位機的發射機，為光學傳感器提供電力的電源模塊以及進行機載投棄時的減速裝置。

所述的光學傳感器，由光路系統和數據采集處理系統組成，用于獲取海面油膜上下表面光斑信息；光學傳感器中的光路系統包括照明系統，成像系統以及光電檢測器件，光路系統用于獲取海面油膜上下表面光斑數據，并將光斑數據傳入數據采集處理系統；光學傳感器中的數據采集處理系統，對光路系統獲取的海面油膜上下表面光斑數據進行處理，得到海面油膜厚度。

所述的采樣池，放置于密封的浮標殼體中，開有進水口用于采集海面油膜，開有通光窗口配合光學傳感器，具有抑波作用。

本發明的優點和積極效果：

本發明具有體積小，可通過機載投棄式對海面油膜進行實時測量，通過浮標在水中的隨波性及采樣池的抑波效果，減少海面環境對測量結果的影響。本發明利用激光三角法對海面油膜進行測量，原理簡單，成本低，同時可以保證測量結果具有較高的精度。

附圖說明

圖1是本發明差分激光三角法海面油膜厚度測量裝置示意圖。

圖中，1為減速裝置，2為發射機及天線，3為上蓋，4為浮標殼體，5為采樣池，6為光學傳感器，7為電源模塊，8為下蓋，9為光電檢測器件，10為成像系統，11為照明系統。

具體實施方式

實施例1：差分激光三角法海面油膜厚度測量裝置組成及測量

差分激光三角法海面油膜厚度測量裝置組成如圖1所示，包括光學傳感器6，采樣池5，浮標殼體4，電源模塊7，發射機2。在光學傳感器6中，使用紅光半導體激光器11作為光源照明，線陣CCD?9作為光電檢測器，上光路分辨率可達2.3μm，下光路分辨率可達3.9μm，裝置測量范圍為0-12mm。

具體工作過程為：將差分激光三角法海面油膜厚度測量裝置密封在浮標殼體4中后放置在水池內，對標準量塊進行測量。將標準量塊放入采樣池5中，開啟裝置開關后，電源模塊7為整個裝置上電后，光學傳感器6獲取標準量塊上下表面的光斑信息通過發射機2傳入到上位機中，在上位機中利用軟件界面顯示量塊的厚度。其結果如下表所示：

???????????????????????????????????????????????????單位：mm

實施例2：石油油膜厚度測量

將系統放置在水池內，注水至預先設好的固定位置。將石油用量杯呈放固定體積，計算水池表面面積后，將石油倒入水池中，并用水池中水涮洗量杯，盡量保證石油充分進入水池中，以估算水池內石油油膜厚度。石油在水池中并不是均勻分布，且在水中處于流動狀態，在一段時間內多次測量石油厚度，觀察其測量結果，取平均值為石油油膜厚度。實驗結果表明，本裝置可對0.1-10mm厚石油油膜進行測量。

在系統進行實地機載投棄測量時，使用降落傘作為減速裝置1，并保證降落傘在入水以后脫離不影響系統測量。在系統入水前，測量海水比重，在浮標4內部或外部放置一定重量的重物調整浮標的重心，使海水水平面位于采樣池5中間，保證系統能夠對海面油膜厚度進行測量。