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激光光谱新技术准确测量水面油膜厚度

来源:科技日报 作者: 马爱平 2019-08-08 17:54:18
内容摘要: 激光光谱技术作为一种主动光学探测技术,通过激光入射到有油膜覆盖的海水表面时,在激发油类物质辐射荧光的同时,海水水体会产生非弹性的拉曼散射光,分析荧光光谱及拉曼散射光谱信息能够实现油膜厚度的定量测量。

8月5日,从哈尔滨工业大学威海校区获悉,该校教授田兆硕带领其团队提出了激光荧光拉曼比值法测量水面油膜厚度的新方法,该方法通过对有油膜覆盖的激光激发产生的荧光强度与无油膜覆盖的水拉曼信号强度进行对?#30830;?#26512;计算,可在不同距离准确获得水面油膜厚度数据,使测量油膜厚?#30830;?#22260;大大增加,成为水面油膜厚度测量技术的重大突破。

田兆硕介绍,激光光谱技术作为一种主动光学探测技术,通过激光入射到有油膜覆盖的海水表面时,在激发油类物质辐射荧光的同时,海水水体会产生非弹性的拉曼散射光,分析荧光光谱及拉曼散射光谱信息能够实现油膜厚度的定量测量。

目前该团队已研制出两款水面油膜厚度测量仪器,分别是便携式及遥感式两种水质油污测量仪,便携式仪器测量距离在100米以内,?#36164;?#29615;境光影响;遥感式测量距离超过500米,受环境光影响小,可全天候工作。

实际测试中,对20米远处的水面0#柴油油膜进行测量,可获得不同厚度油膜激光激发光谱曲线。随着油膜厚度逐渐增加,水的拉曼峰值逐渐减小,当油膜厚度超过1.5mm时,拉曼峰已经无法分辨,达到传统的拉曼衰减法的测量极限。而采用荧光拉曼比值法可以测量更厚的油膜厚度,当油膜厚度超过30mm时油荧光趋于饱和,测量误差会增加,达到测量油膜厚度极限,在0—30mm油膜厚度测量范围内的平均误差仅为6.6%。

“实验中还对汽油、机油、原油等不同油种进行了水面油膜厚度测量,结果表明我们提出的荧光拉曼比值法比传统的拉曼衰减法测量油膜厚?#30830;?#22260;扩大20倍以上。此外,该方法可以推广应用于江河湖水面油膜厚度测量,攻克了国际上水面油膜厚度快速准确测量的难题。”田兆硕说。


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