浮標(biāo)式海面油膜厚度測量傳感器的研制.pdf

1、海上溢油污染已成為海洋主要污染源，溢油量是海上溢油事故評估的關(guān)鍵參數(shù)，而油膜厚度是估算溢油量的必需參數(shù)之一，油膜厚度的準(zhǔn)確測量可為溢油治理提供合理有效的指導(dǎo)，也可為油層擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)及海洋環(huán)境科學(xué)技術(shù)提供技術(shù)基礎(chǔ)，對海洋環(huán)境監(jiān)測和修復(fù)具有重要意義。本文在分析國內(nèi)外海面油膜厚度測量研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，考慮海面溢油油膜表面波動(dòng)的特點(diǎn)，提出將直射式差分激光三角測量技術(shù)應(yīng)用于海面溢油油膜厚度的測量方法，首次研制成功了可以機(jī)載投放的浮標(biāo)式油膜厚度測量傳

2、感器樣機(jī)，并進(jìn)行了系統(tǒng)的性能測試實(shí)驗(yàn)。
　　本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.分析了海面油膜波動(dòng)對斜射式三角測量方法的影響，提出了將直射式差分激光三角技術(shù)應(yīng)用于海面溢油油膜厚度的測量方法，并進(jìn)行了測量公式的理論分析與推導(dǎo)。
　　2.根據(jù)測量環(huán)境、測量精度和測量范圍的要求，對浮標(biāo)體和上位機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對浮標(biāo)傳感器核心的光路系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并完成了各模塊的研制。主要包括光路系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、電

3、源模塊、浮標(biāo)殼體與采樣池，及上位機(jī)軟件模塊。
　　3.采用搭建的油膜厚度測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)量塊與石油的光斑圖像的特征分析。在分析各種光斑中心提取方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于互相關(guān)和改進(jìn)高斯擬合的光斑中心提取算法，并對算法的重復(fù)性精度和算法準(zhǔn)確性進(jìn)行了比較和分析。結(jié)果表明互相關(guān)改進(jìn)高斯法對陶瓷量塊的光斑中心提取精度高，效果好。
　　4.對浮標(biāo)傳感器進(jìn)行了系統(tǒng)集成與調(diào)試，并進(jìn)行了水密、水壓、配重、姿態(tài)、吃水線調(diào)整等常規(guī)環(huán)境