Способ дистанционного контроля толщины нефтяной пленки на поверхности воды

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5f) Q 01 В 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н мин где } =3 4п 1макс " мин, при N

А н мнн макс

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ}ТИЙ (21) 3475104/25-08 (22) 26.07.82 (46) Ь7.11. 83. Бюл. М 41 (72) Т.Ю.Шевелева, Б.B.Êîòîâ и Н.М.Агаларова (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 531 ° 715.2(088.8) (56) 1. Крылова Т.H. Интерференционные покрытия. Л., "Машиностроение", 1973, с. 173-194.

2. Авторское свидетельство СССР йо заявке Р 3365661/25-28s кл.6 01 В 11/06, 1981 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ДИСТАН} ИОННОГО

РОЛЯ ТОЛЩИНЫ НЕФТЯНОЙ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДИ, 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 экстремумы интенсивности отраженного луча и определяют толщину пленки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности конт„„SU„„1G52857, А, 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

ha tlîÔ (И-1}Л/Фп! четном, ч -ч ! макс мам не че тном, длина волны монохроматического луча, мкмжд показатель преломления нефти; число экстремумов измеряемая толщина пленки, мкм; отраженные сигналы, соответствующие начальной толщине нефтяной пленки, минимуму и максимуму интенсивности отраженного луча.

1052857

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в частности для дистанциончого измерения толщины пленки нефтяного пятна, плавающего на поверхности воды в очистных сооружениях портов и 5 промышленных предприятий.

Известен способ 11дистанционного контроля толщины нефтяной пленки на поверхности воды, заключающийся в том, что облучают нефтяную пленку в точке измерения лучом света с широким спектром, измеряют интенсивность отраженного луча последовательно на ряде длин волн из этого спектра, регистрируют длины волн h„, 5 >, соответствующие экстремумам интенсивности отраженного луча, находят порядок первого экстремума и определяют толщину пленки, используя соотноше-. ние

4mb= Л„x = W (x П = 3 (х+2), 1 где h — толщина пленки; и — показатель преломления нефти, 25

Л„Л, Л вЂ” длины волн, соответствукщие первому, второму и третьему экстремумам;

Х - порядок первого экстремума.

Недостатком известного способа при ЗО 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 большой длительностью, вследствие неоднородности по толщине постоянно перемещающейся по поверхности воды пленки, из-за неконтролируемого изменения толщины пленки в результате ее ®О нагрева и испарения лучом света, обладающим значительной интенсивностью вследствие необходимости выделения из него большого числа узких спектральных диапазонов в широ- 45 ком спектре длин волн; из-эа дисперсии нефти.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ дистанционного контроля толщины 5g нефтяной пленки на поверхности воды, 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 и определяют толщину пленки(2 ). . Недостатком способа является низкая производительность контроля из-за 6О затрат времени на очистку механического редуктора от остатков нефти после каждого цикла измерений, связанную с контактом редуктора с загрязненной нефтью водой. 65

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 толщину нефтяной пленки редуктором, регистрируют при этом экстремумы интенсивности отраженного луча и определяют толщину пленки, в качестве редуктора используют луч света, интенсивность которого превышает 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

Ф *4 о+(й-я л/401

1 н мин где h,=Л/4п 1 мс кс м и н при hl — четном, Ч вЂ” V н мин

Ъ .Л/4 о мин при N — нечетном.

Л вЂ” длина волны монохроматического луча, мкм; показатель преломления нефти;

N — число экстремумов; измеряемая толщина пленки, мкм;

Чн,V отраженные сигналы, соответЧм „ 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 отраженных сигналов за период редукции толщины нефтяной пленки (сплошная кривая соответствует четному числу экстремумов, пунктирная кривая — нечетному,числу экстремумов )..

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, котовым облучают поверхность нефтяной пленки в той же точке измерения до ее исчезновения, например, прожектор видимого света, пульт 4 управления, по=

1052857 И= ЪО+(й-11 3/4п, 55 дающий команды на включение источника 1 монохроматического луча и источника 3 луча света, измерительный блок 5, измеряющий отраженный сигнал и запоминающий его значения, соо=ветствующие начальной толщине 5 пленки, минимуму и максимуму интен-. сивности отраженного сигнала, блок б обработки сигнала, позволяющий выделить экстремумы отраженного сигнала и сосчитать их число за период облучения, например, счетчик, состоящий из двухпорогового компаратора 7, источника 8 спорного напряжения, источника 9 опорного напряжения, импульсного счетчика 10 и визуально- 15 го индикатора 11.

Способ реализуется с помощью указанного устройства следующим образом. 20

Источник 1 монохроматического луча, фотоприемннк 2 отраженного луча и источник 3 луча света устанавливают над водной поверхностью 12, например на выносной стреле 13 ° По команде с пульта 4 управления облучают водную поверхность источником 1 монохроматического луча, принимают отраженный от воды луч, и фотоприемником 2 отраженного луча преобразуют интенсивность отраженного луча в отраженный сигнал, измеряют отраженный сигнал и запоминают его в измерительном блоке 5. Затем по следующей команде с пульта 4 уп- 35 равления включают источник 3 луча света и облучают им нефтяную пленку до ее исчезновения. 3а период облучения пленки источником 3 считают число экстремумов отраженного сигнала с 40 помощью блока 6 обработки сигнала, и определяют по этому числу его четность, а также с помощью измерительного блока 5 измеряют отраженные сигНилы соответствующие минимуму и 45 максимуму интенсивности отраженного луча. Облучение обоими лучами прекра щают после исчезновения нефтяной пленки в месте измерения, о чем свидетельствует, например, появление устойчивого во времени минимума отраженного сигнала. Находят толщину пленки нефти по формуле

Ч, где g 4„(1 н мин

o= мсякс мин при 8 — четном чн Ч ъ =л(, — "— 1"Ч -Ч макс миН при и — нечетном; — длина волны монохроматического луча, мкм;

n — показатель преломления нефти;

N — число экстремумов, измеряемая толщина пленки нефти, мкм;

Ч„,Чм „; отраженные сигналы, соответЧ „ ствующие начальной толщине нефтяной пленки, минимуму и максимуму интенсивности отраженного луча.

В отраженном сигнале за последний экстремум (минимум ) принимают значение отраженного сигнала, соответствующее чистой водной поверхности (фиг.2).

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. а 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.

1052857

Составитель Л.Лобэова

Техред И.Иетелева Корректор A.Äýÿòêo

Редактор Н.Кемеля

М М

Заказ 8843/35 Тираж б02 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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