способ устранения неоднозначности при измерении толщины пленки нефтепродукта, разлитого на водной поверхности
Классы МПК: | G01B11/06 для измерения толщины G01B15/02 для измерения толщины |
Автор(ы): | Чирков В.В. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно- производственное предприятие "Полет" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-10-15 публикация патента:
27.06.2003 |
Изобретение относится к дистанционным пассивным способам измерения толщины пленки нефтепродукта, включая и саму нефть, и может быть использовано для устранения неоднозначности при измерении толщины пленки в миллиметровом диапазоне длин волн. Сущность изобретения заключается в том, что на одной частоте измеряют вертикально поляризованные составляющие электрического поля в шумовом неполяризованном излучении неба на двух углах измерения
1 и
2, которые устанавливают от направления в зенит, а значения углов задают с условием
1<
2, причем каждый из углов не равен углу Брюстера для измеряемого нефтепродукта, далее направляют поочередно измеритель под углами
1 и
2, устанавливаемыми от нормали к поверхности пленки в направлении на пленку, и измеряют поочередно на каждом угле сумму когерентных волн зеркальной и соответственно переотраженной составляющих вертикальной поляризации с учетом разности их фаз, возникшей вследствие разности хода этих составляющих до входа измерителя, пропорциональной удвоенной толщине пленки нефтепродукта, для каждого угла вычисляют толщину пленки d1 и d2 соответственно, а фактическую толщину пленки нефтепродукта определяют по заданному алгоритму на основе сравнения полученных значений d1 и d2. Технический результат: устранение неоднозначности при дистанционном измерении толщины нефтепродукта. 1 ил.
Рисунок 1






Формула изобретения
Способ устранения неоднозначности при измерении толщины пленки нефтепродукта, разлитого на водной поверхности, посредством пассивного радиометрического измерителя, основанный на приеме излучений отраженного шумового неполяризованного излучения неба от пленки нефтепродукта, отличающийся тем, что на одной частоте измеряют вертикально поляризованные составляющие электрического поля в шумовом неполяризованном излучении неба на двух углах измерения





Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к дистанционным пассивным способам измерения толщины пленки нефтепродукта, включая и саму нефть, и может быть использовано для устранения неоднозначности при измерении толщины пленки в миллиметровом диапазоне длин волн. Известно, что при определении посредством радиометрического измерителя толщины пленки нефтепродукта, разлитого на водной поверхности, может иметь место неоднозначность полученного результата измерений, обусловленная периодической зависимостью принятого суммарного излучения пленки нефтепродукта от ее толщины [1]. Там же описан способ устранения указанной неоднозначности, который заключается в проведении измерений на нескольких частотах с последующей обработкой результатов измерений по заданной программе. Однако применение известного способа не всегда позволяет решить проблему неоднозначности, так как измерительные приемники имеют разную чувствительность на разных частотах. Кроме того, атмосферное ослабление непостоянно в частотном диапазоне, а наличие в атмосфере водяных паров является функцией частоты. Использование же многочастотного (многоканального) измерителя усложняет его реализацию. Такое устройство имеет большие массогабаритные характеристики по сравнению с одноканальным (одночастотным) измерителем. Задачей заявляемого изобретения является решение проблемы устранения неоднозначности при дистанционном измерении толщины пленки нефтепродукта, включая и саму нефть, разлитого на водной поверхности. Указанный технический результат достигается тем, что в способе устранения неоднозначности при измерении посредством пассивного радиометрического измерителя толщины пленки нефтепродукта, разлитого на водной поверхности, основанном на приеме излучений отраженного шумового неполяризованного излучения неба от пленки нефтепродукта, на одной частоте измеряют вертикально поляризованные составляющие электрического поля в шумовом неполяризованном излучении неба на двух углах измерения
















d - толщина пленки нефтепродукта;
И - радиометрический измеритель. Способ осуществляют следующим образом. Сначала измеряют вертикально поляризованную составляющую электрического поля в шумовом неполяризованном излучении неба, устанавливая измеритель сначала под углом













E2изм = E2зер+E2пер+2Eзер





где Еизм - измеренное значение сумм когерентных волн на соответствующих углах измерения


Eзер и Епер - вычисленные по формулам Френеля зеркальные и переотраженные составляющие вертикальной поляризации на углах измерения




cos




откуда определяют сдвиг фаз в градусах на каждом угле измерения:




затем сдвиг фаз в радианах








С другой стороны (см. чертеж) сдвиг фаз в радианах для исследуемой структуры сред можно определить для каждого угла измерения












где tсред - временной сдвиг в среде нефтепродукта, определяемый выражением

tвоз - временной сдвиг в воздушной среде за время выхода переотраженного сигнала из нефтепродукта в воздушную среду, определяемый выражением
tвоз=ОД/с=(2







где с= 3






где

К - волновое число для каждого угла измерения в данной структуре сред. При






Если сдвиг фаз








а фактическое значение толщины пленки определяют следующим образом:

Если d1>d2, то значение сдвига фаз превышает 360o, и устранение неоднозначности проводят по следующим формулам:











О достижении поставленной задачи, т.е. устранении неоднозначности, судят по совпадению с заданной наперед точностью, например 3%, полученных значений толщины пленки d"1фак и d"2фак, а также d""1фак и d""2фак, соответственно. Если для случая, когда d1>d2, при вычислении по соответствующим формулам не выполняется совпадение полученных значений d""1фак и d""2фак, то это определяет выход за предел диапазона измеряемой толщины в частотном диапазоне используемого радиометрического измерителя. ЛИТЕРАТУРА
1. R.Goodman, H.Brown, J.Bitner. The measurement of the thickness of oil on water. Proceedings of the fourth international conference "Remote sensing for marine and coastal environments", v.1, 17-19 march 1997, Orlando, Florida, USA, pp.1-31-1-40 (прототип). 2. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. Высшая школа, М., 1978. 3. Ладсберг Г. С. Оптика. Издательство "Наука". Главная редакция физико-математической литературы. М., 1975.
Класс G01B11/06 для измерения толщины
Класс G01B15/02 для измерения толщины