[发明专利]基于差分激光三角法的海面溢油油膜厚度测量方法

摘要

一种基于差分激光三角法的海面溢油油膜厚度测量方法。该方法采用双激光三角测距系统，两个激光器发出的激光束分别射向待测油膜任一垂直方向上的上下表面，根据像移大小和成像系统的结构参数，可同时得到这一上下两个表面的离面位移，通过相减即可确定被测油膜厚度，通过多点采样，可得到溢油区域的油膜厚度分布。这种非接触测量方法具有原理简单、测量方便、成本低、精度高、体积小等特点，可用于水溶液表面油膜厚度的动态在线测量。

主权项

1、一种基于差分激光三角法的海面溢油油膜厚度测量方法，其特征在于该方法包括：第一、选择对称的斜射式的双激光三角测距系统，各激光三角测距系统包括激光器和汇聚透镜组成的光源部分，以及由成像透镜、探测器CCD或位置探测器PSD(PositionSensitive Detector)和数据采集与处理模块组成的接收成像系统；第二、油膜厚度测量光路系统的设计，令第一路激光器发出的激光束经汇聚透镜汇聚斜入射待测油膜上表面，在油膜上表面上的入射点处形成一椭圆形的激光斑点，接收成像系统将该光斑成像于CCD上；令第二路激光器发出的激光束经汇聚透镜汇聚由空气斜入射海水，在气水界面处发生反射/散射和折射，折射光斜入射油膜下表面，在油膜下表面上的入射点处也形成一椭圆形的激光斑点，成像系统将该光斑成像于CCD上，并使上下两个入射点对应于被测油膜任一点垂直方向上的上下表面；基准平面设为虚拟的基准平面，其选取理论上可任意；第三、根据上述两路系统在CCD上的光斑像点，确定上下这两个光斑像点相对基准平面光斑像点的像位移量h1和第四、根据上步得到的光斑在CCD上相应的位移h1和h2，数据采集处理模块进行计算，可得到这一点上下两个表面距离假定的基准平面的离面位移d1和d2；其中对第一光路系统d1＝k1h1，式中k1＝(u-f)·cosα/f，α是激光束光轴与被测面法线的夹角，u是成像系统的物距，f是成像透镜的焦距；对第二光路系统式中a为成像系统的物距，θ1是激光束入射于空气海水界面的入射角，n0为空气折射率，n1为海水折射率；第五、根据上步得到两个离面位移d1和d2，相减即可得到该点的油膜厚度d＝d1-d2。