現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置，它包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)采集單元用于采集油膜厚度的電信號，并將其傳送給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元用于將該電信號放大、濾波，且轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的油膜厚度，并傳送給遠(yuǎn)程的附近陸地或者工作船舶，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離現(xiàn)場實時測量海面溢油的油膜厚度。本實用新型基于原電池原理，測量影響因素較少，裝置微型化，整體成本相對低廉，同時又具有較高的檢測精度和靈敏度，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離現(xiàn)場實時測量。因此，本實用新型可以廣泛用于各類水面溢油事件中油膜厚度的測量以及海上溢油事件的實時監(jiān)測等領(lǐng)域。
【專利說明】現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種測量水面油膜厚度裝置，特別是關(guān)于一種現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]海面上溢油油膜厚度是計算溢油量的必要參數(shù)之一，為溢油的處理和分散劑的用量等，提供合理的指標(biāo)。
[0003]目前，用于海上溢油油膜厚度測量的技術(shù)主要有油色目測法、衛(wèi)星遙感法、光學(xué)遙感法(紅外線遙感法、紫外線遙感法、激光遙感法)和微波遙感法等。
[0004]油色目測法是根據(jù)《波恩協(xié)議》油膜色彩與油膜厚度的對應(yīng)關(guān)系并結(jié)合船舶現(xiàn)場的調(diào)查情況來確定。油膜目測法評估中受個人經(jīng)驗的主觀因素影響較大，需要受特殊訓(xùn)練，有經(jīng)驗的人來完成，同時還受不同光線和色彩背景的影響較大，通常認(rèn)為當(dāng)油膜厚度超過2.5mm時，難以從外觀上區(qū)分油膜厚度。
[0005]衛(wèi)星遙感法是通過衛(wèi)星監(jiān)測海面溢油，利用專業(yè)的圖像處理系統(tǒng)計算出成像時刻的溢油厚度，這種方法具有費(fèi)用低廉，準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，但是這種方法受海洋環(huán)境，天氣狀況等因素的影響嚴(yán)重。
[0006]光學(xué)遙感法主要是根據(jù)油膜在光譜區(qū)內(nèi)的不同反射、散射、吸收特性將油膜厚度和波譜特征相結(jié)合來確定油膜厚度。目前來講用來探測油膜厚度的光學(xué)遙感技術(shù)主要有紅外遙感法、紫外遙感法和激光遙感法三種。
[0007]紅外線遙感法是根據(jù)油膜在一定厚度情況下吸收太陽輻射，并將一部分的輻射能量以熱能的形式釋放出去，厚油膜表現(xiàn)為熱特征，中等厚度油膜表現(xiàn)為冷特征。這種測量方法價格低廉，重量輕，無需對飛機(jī)進(jìn)行加工，但是受天氣狀況、海況的因素影響，并且檢測不到薄油膜的厚度。
[0008]紫外線遙感法主要適用于薄油膜的檢測盡管其價格不貴，但是紫外線遙感器容易受外界環(huán)境的影響而產(chǎn)生虛假信息，難以與其他遙感影像配準(zhǔn)。
[0009]激光遙感法可以全天候、全氣象的進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)用范圍廣，但是激光傳感器的自身重量很高，價格高昂，限制了這種技術(shù)的推廣。
[0010]微波遙感法原理是海洋本身發(fā)射微波輻射，而海面油層會發(fā)射比水體本身更強(qiáng)的微波信號，信號會隨油層的厚度而變化，因此理論上可以用來測量油膜厚度。但是微波遙感器的空間分辨率較低，并且易受周期性影響，一個亮信號往往不止對應(yīng)一個油膜厚度，其實用化還難以實現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種遠(yuǎn)距離現(xiàn)場實時測量海面溢油的油膜厚度裝置。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置，其特征在于:它包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集油膜厚度的電信號，并將其傳送給所述數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元用于將該電信號放大、濾波，且轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的油膜厚度，并傳送給遠(yuǎn)程的附近陸地或者工作船舶，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離現(xiàn)場實時測量海面溢油的油膜厚度。
[0013]所述數(shù)據(jù)采集單元包括測量浮子、鉑檢測電極、鋅檢測電極和電阻；所述測量浮子采用三角形結(jié)構(gòu)浮子，該三角形結(jié)構(gòu)浮子采用在三腳架的三個角上各自對應(yīng)設(shè)置一球形泡沫浮子；該三角架的中間設(shè)置一套筒，并在該套筒內(nèi)水平間隔相對設(shè)置兩個凸臺，一凸臺上連接所述鉑檢測電極的一端，另一凸臺上連接所述鋅檢測電極的一端；位于所述測量浮子同側(cè)的所述鉑檢測電極的另一端通過柔性導(dǎo)線連接所述電阻的一端，所述鋅檢測電極的另一端通過柔性導(dǎo)線連接所述電阻的另一端。
[0014]所述數(shù)據(jù)處理單元包括差分放大器、濾波電路、微處理器、微型信號發(fā)射器、處理浮子和密封保護(hù)殼；所述差分放大器的輸入端連接所述電阻的兩端，輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路電連接所述微處理器；所述微處理器輸出端連接所述微型信號發(fā)射器的輸入端；所述電阻、所述差分放大器、所述濾波電路、所述微處理器和所述微型信號發(fā)射器設(shè)置在所述處理浮子同一面的所述密封保護(hù)殼內(nèi)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:1、本實用新型基于原電池原理，無需攜帶電源，可長時間自動工作，使用簡單，無需專業(yè)人員操作，不受個人經(jīng)驗問題的影響，設(shè)計合適尺寸的檢測電極，可適用于各種厚度范圍的油膜測量。2、本實用新型使用了隨波性好的三角形結(jié)構(gòu)浮子，使用三個球形泡沫浮子和三角形架固定檢測電極，并設(shè)置套筒減小檢測電極周圍液面的波動情況，降低了海況對檢測的影響。3、本實用新型由于是一種現(xiàn)場的實時測量裝置，不利用光線，受天氣影響較小。4、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，使用方便，可在溢油區(qū)域多處拋設(shè)，提高其測量精確度，使用了差分放大電路和單片機(jī)相連的系統(tǒng)，并自帶濾波，可以過濾掉波動產(chǎn)生的虛假信息。5、本實用新型無需使用特殊的配套設(shè)備，一般計算機(jī)即可對信號進(jìn)行分析處理。鑒于以上理由，本實用新型可以廣泛應(yīng)用與各類水面溢油事件中油膜厚度的測量以及海上溢油事件發(fā)生的實時監(jiān)測等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖2是本實用新型的俯視圖
[0018]圖3是油膜厚度差與電流變化關(guān)系圖

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020]如圖1、圖2所示，本實用新型現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置，它包括數(shù)據(jù)采集單元I和數(shù)據(jù)處理單元2。
[0021]其中，數(shù)據(jù)采集單元I用于采集油膜厚度的電信號，并將其傳送給數(shù)據(jù)處理單元2 ;數(shù)據(jù)處理單元2用于將該電信號放大、濾波，且轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的油膜厚度，并傳送給遠(yuǎn)程的附近陸地或者工作船舶，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離現(xiàn)場實時測量海面溢油的油膜厚度。
[0022]數(shù)據(jù)采集單元I包括測量浮子11、鉑檢測電極12、鋅檢測電極13和電阻14。
[0023]測量浮子11采用隨波性好的三角形結(jié)構(gòu)浮子，該三角形結(jié)構(gòu)浮子采用在三腳架的三個角上各對應(yīng)設(shè)置一球形泡沫浮子，三角架的中間設(shè)置一套筒，并在套筒內(nèi)水平間隔相對設(shè)置兩個凸臺，一凸臺上連接鉑檢測電極12的一端，另一凸臺上連接鋅檢測電極13的一端，以減小兩個檢測電極周圍液面的波動情況。鉑檢測電極12的另一端通過柔性導(dǎo)線連接電阻14的一端，鋅檢測電極13的另一端通過柔性導(dǎo)線連接電阻14的另一端，且電阻14兩端的柔性導(dǎo)線連接在測量浮子11的同一面。
[0024]數(shù)據(jù)處理單元2包括差分放大器21、濾波電路22、微處理器23、微型信號發(fā)射器24、處理浮子25和密封保護(hù)殼26。
[0025]差分放大器21的輸入端連接電阻14的兩端，輸出端連接濾波電路22，濾波電路22電連接微處理器23。微處理器23內(nèi)置電信號大小與油膜厚度的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，其輸出端連接微型信號發(fā)射器24的輸入端。電阻14、差分放大器21、濾波電路22、微處理器23和微型信號發(fā)射器24設(shè)置在處理浮子25同一面的密封保護(hù)殼26內(nèi)，以防本實用新型應(yīng)用時進(jìn)入海水或其他雜物。
[0026]上述實施例中，差分放大器21可以米用AD621型號的差分放大器。
[0027]上述實施例中，微處理器23采用型號為80C51的單片機(jī)。
[0028]上述實施例中，處理浮子25是本領(lǐng)域常用的用于漂浮的器件，故不再詳述。
[0029]本實用新型工作時:
[0030]I)將本實用新型裝置拋入存在溢油的海水中，由于浮子作用，測量浮子11和處理浮子25會使其漂浮在油膜上表面；測量浮子11上設(shè)置的鉑檢測電極12和鋅檢測電極13穿過油膜進(jìn)入海水中，鉑檢測電極12和鋅檢測電極13兩電極之間產(chǎn)生電勢差，從而使電子流動產(chǎn)生電流，形成原電池。由于測量浮子11漂浮在油膜上表面，油膜厚度不同將會改變鋅檢測電極13與海水的接觸面積。如圖3所示的油膜厚度差與電流變化關(guān)系圖中，橫坐標(biāo)H為油膜厚度的變化值，縱坐標(biāo)I為相應(yīng)的電流變化值，而鋅檢測電極13和海水接觸的面積同電流大小呈正比，進(jìn)而隨著油膜厚度的改變影響回路中電流的大小；
[0031]2)回路中的電流經(jīng)電阻14后其兩端電壓信號(電壓信號可以表述如下:V =I*R*K;其中，V為采集的電壓信號，I為回路中電流，R為電阻14，K為差分放大電路21調(diào)節(jié)的放大系數(shù))輸入差分放大器21中，經(jīng)差分放大器21放大后傳送給微處理器23 ；
[0032]3)微處理器23對輸入的放大信號進(jìn)行處理得到油膜厚度數(shù)據(jù)，并將油膜厚度數(shù)據(jù)發(fā)送給微型信號發(fā)射器24 ;
[0033]4)微型信號發(fā)射器24將實時測量的油膜厚度數(shù)據(jù)發(fā)射到附近港口或工作船舶上的接收裝置，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離實時測量油膜厚度數(shù)據(jù)。
[0034]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置，其特征在于:它包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集油膜厚度的電信號，并將其傳送給所述數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元用于將該電信號放大、濾波，且轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的油膜厚度，并傳送給遠(yuǎn)程的附近陸地或者工作船舶，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離現(xiàn)場實時測量海面溢油的油膜厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元包括測量浮子、鉑檢測電極、鋅檢測電極和電阻；所述測量浮子采用三角形結(jié)構(gòu)浮子，該三角形結(jié)構(gòu)浮子采用在三腳架的三個角上各自對應(yīng)設(shè)置一球形泡沫浮子；該三角架的中間設(shè)置一套筒，并在該套筒內(nèi)水平間隔相對設(shè)置兩個凸臺，一凸臺上連接所述鉑檢測電極的一端，另一凸臺上連接所述鋅檢測電極的一端；位于所述測量浮子同側(cè)的所述鉑檢測電極的另一端通過柔性導(dǎo)線連接所述電阻的一端，所述鋅檢測電極的另一端通過柔性導(dǎo)線連接所述電阻的另一端。
3.如權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場實時測量海上油膜厚度裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理單元包括差分放大器、濾波電路、微處理器、微型信號發(fā)射器、處理浮子和密封保護(hù)殼；所述差分放大器的輸入端連接所述電阻的兩端，輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路電連接所述微處理器；所述微處理器輸出端連接所述微型信號發(fā)射器的輸入端；所述電阻、所述差分放大器、所述濾波電路、所述微處理器和所述微型信號發(fā)射器設(shè)置在所述處理浮子同一面的所述密封保護(hù)殼內(nèi)。
【文檔編號】G01B7/06GK204255283SQ201420832491
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】李珺, 宋永欣, 潘新祥 申請人:大連海事大學(xué)