Устройство для дистанционного измерения толщины пленки нефти на поверхности водоемов Советский патент 1987 года по МПК G01B11/06 G01N21/55 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как техническое средство экспресс-контроля количества пролитой нефти, использумое с борта судна, на буйках и с эстакады, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1010523.

Цель изобретения - повышение надежности и ТОЧНОСТИ измерения толщины пленки нефти на поверхности водоемов, имеющих неоднородную концентрацию взвешенных веществ в поверхностном слое воды, за счет освещения водной поверхности полностью линейно поляризованным светом и измерения деполяризации рассеянного света.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для дистанционного измерения толщины пленки нефти на поверхности водоемов, на фиг.2-4 - калибровочные/зависимости.

Устройство содержит щирокополос- ньй источник 1 модулированного оптического излучения, оптическая ось которого образует малый угол (0° с/

5 ) с нормалью к водной поверхности, поляризатор 2, плоскость пропускания которого параллельна плоскости, включающей оптическую ось источника 1 модулированного оптического излучения в точке, лежащей на поверхности воды, первый фотоприемник 3, второй фотоприемник 4, оптическая ось которого образует угол /5 40 - so с оптической осью источника 1 модулированного оптического излучения, а точка пересечения этих-осей заглублена в воду на 0,5-2 высоты ветровых волн, анализатор 5, оптическая ось которого совпадает с оптической осью второго фотоприемника 4 и который выполнен подвижным с возможностью поворота вокруг своей оптичес кой оси и фиксации в двух положениях ко.гда его плоскость пропускания параллельна и перпендикулярна плоскости пропускания поляризатора 2, электронный регистрирующий блок 6 и выносную стрелу 7., которая расположена в носовой части судна над невозмущенной судном водной поверхностью.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 модулированного оптического излучения через поля- ризатбр 2 направляют на чистую водну поверхность. С помощью первого фото

3 измеряют отраженный сиг- с помощью второго фотоприрассеянные сигналы у „

в .

у g при положениях плоскости пропускания анализатора 5, параллельных и перпендикулярных плоскости пропускания поляризатора 2, и запоминают и;х в электронном регистрирующем блоке 6. Затем посылают луч на контролируемую водную поверхность. С помощью первого и второго фотоприемников 3 и 4 измеряют соответственно сигналы

0

5

X

н

ни

5 X,, и X

8

УН„И

Если X,, 7

, Сравнивают сигналы

У в II или у н j и у gj .

нх

У

Xgi а

УМХ УЙ

или

gj, это означает, что на водной поверхности обнаружена тонкая пленка толщиной менее 10 мкм. По ве- личине отношения Xj,/Xg судят о толщине пленки, например, используя для интерпретации данных калибровочную

зависимость hj ), где толщина пленки нефти.

h, Если X н

н 1

,у

-в

УНМ УВГ

или

JJ, то дополнительно определяют деполяризационные отношения

D.

D«

Zl

вм

-ZH-L .

-I , jjg

У Н II

При D н Dg (т.е. при равенстве концентраций взвешенных веществ в поверхностном слое воды на участках водоема с чистой и контролируемой водной поверхностью) на поверхности водоема находится толстая пленка нефти толщиной более 10 мкм. В этом случае о толщине пленки можно судить, используя калибровочную зависимость

где у

- f(-) г fC,),

2

Ун1, -; у 6

.

611

hij - толщина пленки нефти. При D ( 7 ,Dg (т.е. при различной концентрации взвешенных веществ) в первом приближении предполагают, что на поверхности водоема находится пленка толщиной более 10 мкм. В этом случае по величине D определяют концентрацию взвешенных веществ на контролируемом участке р, используя калибровочную зависимость р f(D). По величине находят интенсивность рассеянного излучения

У&

II+

2

ysi

которая должна соответствовать р при чистой водной поверхности, ис-. пользуя калибровочную зависимость у (/), О толщине пленки судят по калибровочной зависимости для h. Если при этом окажется, что толщина пленки должна быть менее 10 мкм, то толщину пленки следует определять по калибровочной зависимости для h, используя отношения сигналов первого приемника 3.

При X

6

нефтяная пленка

во всех случаях отсутствует.

Калибровочные зависимости строят, сравнивая показания фотоприемников 3 и 4 с концентрацией взвешенных веществ и толщиной пленки, измеренными каким-либо контактным методом.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного измерения толщины пленки нефти на поh2,MKM

100 л

80- 60- itQ- ZOО

о,г

350490

верхности водоемов по авт. ев, № 1010523, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения толщины пленки нефти на поверхности водоемов, имеющих неоднородную концентрацию взвещённых веществ в поверхностном слое воды, оно снабжено поляризато1Q ром, установленнь№1 по ходу излучения после источника модулированного оптического излучения так, что его плоскость пропускания параллельна плоскости, проходящей через оптическую

15 ось источника модулированного оптического излучения,анализатором, установленным по ходу излучения перед вторым фотоприемником с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации

20 в двух положениях, при одном из которых его плоскость пропускания параллельна плоскости пропускания поляризатора, а при другом - перпендикулярна этой плоскости.

0.6

0,8 Г,0 У,/Уб

Л

О.Щ

Ю W 30 0

фиг. 3

Ю

20 JO

Фиг. 4

Редактор Н.Гунько

Со.ставитель Л.Лобзова

Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Заказ 5249/40Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

... по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производртвенно-полиграфическое. предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

50 60

fi, MZ//f

4f/7 J,

Изобретение относится к измерительной технике, к техническим средствам экспресс-контроля количества пролитой нефти, используемым с борта судна, на буйках и с эстакады, и является усовершенствованием известного устройства по авторскому свидетельству № 1010523. Цель дополнительного изобретения - повышение надежности и точности измерения толщины пленки нефти на поверхности водоемов, имеющих неоднородную концентрацию взвешенных веществ в поверхностном слое воды, за счет освещения водной поверхности полностью линейно поляризованным светом и измерения депо- ляриЗ ации рассеянного света. Устройство содержит источник 1 модулированного оптического излучения и фотоприемники 3 и 4, измеряющие отраженное и рассеянное от водной поверхности излучение, пбляризатор 2, установленный по ходу луча после источника 1 модулированного оптического излучения, анализатор 5, установленный перед фотоприемником 4 с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации в двух положениях, при одном из которых его плоскость пропускания параллельна плоскости пропускания поляризатора 2, а при. другом - перпендикулярна этой плоскости . 4 ил. Q S (Л 00 ел Ч)