Способ дистанционного контроля толщины нефтяной пленки на поверхности воды Советский патент 1983 года по МПК G01B11/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в частности для дистанционноТо измерения толщины пленки нефтяног пятна, плавающего на поверхности воды в очистных сооружениях портов и промышленных предприятий. Известен способГ дистанционного контроля толщины нефтяной пленки на поверхности воды, заключающийся в том, что облучают нефтяную пленку в точке измерения лучом света с широ ким спектром, измеряют интенсивность отраженного луча последовательно на ряде длин волн из этого спектра, регистрируют длины волн 2 соответствующие экстремумам интенсив ности отраженного луча, находят поря док первого экстремума и определяют толщину пленки, используя соотноше4пЪ Л х Л2(Х4.1) л(х+2), где Ь - толщина пленки; h - показатель преломления нефти;, ВОЛН, соответствующие первому, второму и третьему экстремумам; X - порядок первого экстремума. Недостатком известного способа пр измерении толщины плавающей нефтяной пленки является большая погрешность измерения из-за неконтролируемого изменения толщины нефтяной пленки в точке измерения во время цикла спект ральных измерений, отличающихся боль шой длительностью, вследствие неодно родности по толщине постоянно перемещающейся по поверхности воды пленки; из-за неконтролируемого изменения толщины пленки в результате ее нагрева и испарения лучом света, обладающим значительной интенсивностью вследствие необходимости выделения из него большого числа узких спектральных диапазонов в широком спектре длин волн из-за дисперсии нефти. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо соб дистанционного контроля толщины Н€)фтяной пленки на поверхности воды, заключающийся в том, что облучают нефтяную пленку в точке измерения монохроматическим лучом, измеряют ин т€)нсивность отраженного луча, изменя ют толщину нефтяной пленки редукторо регистрируют при этом экстремумы интенсивности отраженного луча и определяют толщину пленки 2. . Недостатком способа является низк производительность контроля из-за затрат времени на очистку механического редуктора от остатков нефти пос ле каждого цикла измерений, связанну с контактом редуктора с загрязнённой нефтью водой. Цель изобретения - повышение производительности контроля. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дистанционного контроля толщины нефтяной пленки на поверхности воды, заключающемуся в том, что облучают нефтяную пленку в точке измерения монохроматическим лучом, измеряют интенсивность отраженного луча, изменяют толишну нефтяной пленки редуктором, регистрируют при этом экстремумы интенсивности отраженного луча и определяют толщину пленки, в качестве редуктора используют луч света, интенсивность которого превьЕчает интенсивйость монохроматического луча, облучают лучом света поверхность нефтяной пленки в той же точке измерения до ее исчезновения, при этом регистрируют число и четность числа экстремумов, а толщину пленки определяют по формуле + (N--t)A/4n, где Ь„-.Л/4п11- V -V /WC4KC (ИИН при N - четном. макс при N - нечетном. Л - длина волны монохроматического луча, мкм,и - показатель преломления нефти,N - число экстремумов; h - измеряемая толщина пленки, отраженные сигналы, соответ макс ствующие начальной толщине нефтяной пленки, минимуму и максимуму интенсивности отраженного луча. На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ дистанционного контроля толщины нефтяной пленки на поверхности воды; на фиг.2 - типичные временные записи отргикенных Сигналов за период редукции толщины нефтяной пленки (сплошная кривая соответствует четному числу экстремумов, пунктирная кривая - нечетному .числу экстремумовJ. Устройство содержит источник 1 монохроматического луча, например лазер, луч которого направляют на исследуемую водную поверхность в точке измерения, фотоприемник 2 отраженного луча, преобразующий отраженный луч в отраженный сигнал, источник 3 луча света, интенсивность которого превышает интенсивность монохроматического луча, котооым облучают поверхность нефтяной пленки в той же точке измерения до ее исчезновения, например, прожектор видимого света, пульт 4 управления, подающий команды на включение источника 1 монохроматического луча и ис точника 3 луча света, измерительный блок 5, измеряющий отраженный сигнгш и запоминающий его значения, соо:гветствующие начальной толщине 1пленки, минимуму и максимуму интен;сивности отраженного сигнала, блок обработки сигнала, позволяющий выде лить экстремумы отраженного сигнала и сосчитать их число за период облу чения, например, счетчик, состоящий из двухпорогового компаратора 7 .источника 8 опорного напряжения, ис точника 9 опорного напряжения, импульсного счетчика 10 и визуальног го индикатора 11. .Способ реализуется с помощью ука занного устройства следующим образом. Источник 1 монохроматического лу ча, фотоприемник 2 отраженного луча и источник 3 луча света устанавливают над водной поверхностью 12, например на выносной стреле 13. По команде с пульта 4 управления облуч ют водную поверхность источником 1 монохроматического луча, принимают отраженный от воды луч, и фотоприемником 2 отраженного луча преоб разуют интенсивность отраженного луча в отраженный сигнал, измеряют отраженный сигнал и запоминают его в измерительном блоке 5. Затем по следующей команде с пульта 4 управления включают источник 3 луча св та и облучают им нефтяную пленку до ее исчезновения. За период облучени пленки источником 3 считают число экстремумов отраженного сигнала с помощью блока б обработки сигнала, и определяют по этому числу его чет ность, а также с помощью измеритель ного блока 5 измеряют отраженные си налы, соответствукицие минимуму и максимуму интенсивности отраженного луча. Облучение обоими лучами прекр щгиот после исчезновения нефтяной пл ки в месте измерения, о чем свидетельствует, например, появление ус чивого во времени минимума отражен го сигнала. Находят толщину пленки нефти по формуле (N-l)A/4n, н 1лин 1W TV макс мин при N - четному Н lUKH V -V макс мин нечетном; длина волны монохроматического луча, мкм; показатель преломления нефти/ число экстремумов, измеряемая толщина пленки нефти, мкм; н,ми„.отраженные сигналы, соответствующие начальной толщине макс нефтяной пленки, минимуму и мaкcимy y интенсивности отраженного луча. В отраженном сигнале за последний экстремум (минимум принимают значение отргикенного сигнала, соответствующее чистой водной поверхности (фиг.2Л Сущность предлагаемого.способа состоит в том, что свет хорошо поглощается нефтяной пленкой. При достаточно высокой интенсивности луча света поглощение света в пленке нефти вызывает ее нагрев и испарение. Следовательно, луч света в этом случае играет роль неконтактного редуктора, так как под его воздействием изменяется толщина нефтяной пленки. Если облучение светом проводить до полного исчезновения нефтяной пленки на водной поверхности в месте измерения, то число экстремумов отраженного сигнала (интенсивность монохроматического луча столь мала, что не вызывает нагрева нефтяной пленки, их четность, а также отраженные сигналы, соответствующие начальной толщине нефтяной пленки, минимуму и максимуму интенсивности отраженного луча, однозначно определяют измеряемую толщину нефтяной пленки. В частности, если источником света является прожектор видимого света, то интенсивность луча более 100 Вт/см достаточна для испарения нефтяной пленки за время, не превышающее нескольких секунд. Способ позволяет увеличить производительность контроля благодаря использованию неконтактного редуктора и устранению затрат на очистку редуктора после каждого цикла измерений.

СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ НЕФТЯНОЙ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ вода, заключающийся в том, что облучают нефтяную пленку в точке измерения монохроматическим лучом, измеряют интенсивность отраженного луча, изменяют толщину нефтяной пленки редукторОМ, регистрируют при этом экстремумы интенсивности отраженного луча, изменяют толщину нефтяной пленки редуктором, регистрируют при этом экстрему интенсивности отраженного луча и определяют толщину пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения производителБности конт.роля, в качестве редуктора используют луч света, интенсивность которого превышает интенсивность монохроматического луча, облучают лучом света поверхность нефтяной пленки в той же точке измерения до ее исчезновения, при этом регистрируют число и четность числа экстремумов, а толщину пленки определяют по формуле li«ti +(Ы-1}Л/4п, V -V н мин где Ьо Л/4п 1-макс мии при N - четном V - V н мин. i ь макс мин Nнечетном, при Л длина волны монохрс 1атического луча, мкм; ппоказатель прелсмления нефти,Nчисло экстремумов; Ъизмеряемая толщина плен СИ f Мкр4 as отраженные сигналы, соотН I ММ Н I fsase, моко ветствующие начальной толismr- щине нефтяной пленкиf минимуму и максимуму интенсивности отргикенного луча.

М- ve/rrffoe Ж- fffvfm S I, ff/fw.e.