一種非接觸式水面油探測(cè)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種非接觸式水面油探測(cè)傳感器，屬于探測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種用于對(duì)水面浮油進(jìn)行探測(cè)的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]水面溢油是造成水體環(huán)境污染的主要因素之一。實(shí)施可靠的水面油監(jiān)測(cè)可以使相關(guān)部門及時(shí)響應(yīng)，使污染在對(duì)環(huán)境產(chǎn)生廣泛破壞之前對(duì)其控制，使溢油產(chǎn)生的污染最小化，對(duì)保護(hù)環(huán)境、造福人類具有重要的意義?，F(xiàn)有的水面油監(jiān)測(cè)傳感器可分為接觸式和非接觸式兩大類，采用光學(xué)探測(cè)原理的非接觸式水面油傳感器在近年來(lái)備受重視，代表性的有基于熒光法的水面油傳感器和基于光反射法的水面油傳感器?；跓晒夥ǖ乃嬗蛡鞲衅骶哂蟹浅８叩撵`敏度，但是不同油類具有不同的激發(fā)波長(zhǎng)和熒光光譜，一套設(shè)備很難適應(yīng)不同的油種?；诠夥瓷浞ǖ乃嬗蛡鞲衅骼糜秃退姆瓷渎什町悂?lái)實(shí)現(xiàn)水面油探測(cè)，僅在平靜水面是探測(cè)效果較好，水面狀態(tài)復(fù)雜時(shí)就會(huì)頻繁出現(xiàn)誤報(bào)。上述兩種方法共同缺點(diǎn)是:測(cè)量的激發(fā)熒光和反射光都是絕對(duì)量，探測(cè)的距離范圍較窄，在水面高度變化變化大的情況下效果較差，同時(shí)受環(huán)境光影響較大，抗干擾能力差。
[0003]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水面沒(méi)有浮油時(shí)，光譜反射率在3 μ m附近會(huì)有一個(gè)突變。在2 μ m處，水表面的反射率大約為2%，在2.7 μπι附近處會(huì)出現(xiàn)一個(gè)低谷，反射率只有0.75%左右，在3.1 μ m附近反射率會(huì)出現(xiàn)一個(gè)尖峰，大約為4.7%，在4 μ m時(shí)反射率又恢復(fù)到2%左右。當(dāng)水面存在浮油時(shí)，2 μ m?4 μ m之間的光譜反射率較為平緩，不會(huì)有類似的低谷和尖峰。基于上述原理，可設(shè)計(jì)一種差分反射水面油監(jiān)測(cè)傳感器，利用水面光譜反射率在3.1 μπι和2.7 μ m之間的差異來(lái)判斷是否有水面油存在，該方法可避免直接熒光法的選擇性和反射法的環(huán)境適應(yīng)能力差的問(wèn)題，能夠滿足水面高度變化大的情況，采用雙波長(zhǎng)差分方法，測(cè)量相對(duì)值，抗干擾能力更強(qiáng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種非接觸式水面油探測(cè)傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)環(huán)境適應(yīng)性差、探測(cè)距離范圍短和抗干擾能力差的缺陷。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種非接觸式水面油探測(cè)傳感，包括光源、發(fā)射鏡頭、接收鏡頭、分束器、接收濾光片、接收探測(cè)器、控制器和信號(hào)處理器，光源發(fā)出的光束經(jīng)發(fā)射鏡頭投射到被探測(cè)水面，部分水面反射光由接收鏡頭接收并會(huì)聚，會(huì)聚光投射到分束器上，并由分束器分成兩束，經(jīng)過(guò)不同帶通的濾光片后分別由接收探測(cè)器接收，接收探測(cè)器將光電信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理器，控制器控制光源和接收探測(cè)器同步工作，信號(hào)處理器對(duì)接收探測(cè)器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)處理，判斷是否有浮油存在。
[0007]所述的光源采用紅外光源，在2?4 μπι之間有較高能量的連續(xù)光譜功率分布，優(yōu)選的采用鹵素?zé)簟?br>[0008]所述的發(fā)射鏡頭采用折射式單透鏡或拋物面反射鏡，單透鏡在2?4 μ m之間有良好的透過(guò)率，反射鏡在2?4 μπι之間有良好的反射率，光源的發(fā)光點(diǎn)位于單透鏡或拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處。
[0009]所述的接收鏡頭采用折射式單透鏡或拋物面反射鏡，單透鏡在2?4 μ m之間有良好的透過(guò)率，反射鏡在2?4 μ m之間有良好的反射率，接收探測(cè)器位于單透鏡或拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處。
[0010]所述的分束器為一個(gè)半反半透的平面透鏡，在2?4 μπι之間具有50%:50%的分光比。
[0011]所述的接收濾光片包含兩種紅外窄帶濾光片，一種中心波長(zhǎng)為2.7 μπι，半高全寬為0.1 μm左右，另一種中心波長(zhǎng)為3.1 μm，半高全寬為0.1 μπι左右。兩個(gè)接收濾光片分別緊貼兩個(gè)接收探測(cè)器設(shè)置。接收濾光片優(yōu)選為紅外帶通干涉濾光片。
[0012]所述的接收探測(cè)器為光電探測(cè)器，在2?4 μπι之間具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0013]所述的控制器同步控制光源和接收探測(cè)器工作，并由信號(hào)處理器對(duì)兩個(gè)光電探測(cè)器采集的信號(hào)進(jìn)行處理，假定第一接收探測(cè)器采集中心波長(zhǎng)為2.7 μπι的信號(hào)，輸出電流大小為12.7，第二接收探測(cè)器采集中心波長(zhǎng)為3.1 μπι的信號(hào)，輸出電流大小為13.1，當(dāng)13.1/
12.7 <設(shè)定閾值時(shí)，判斷為無(wú)油，當(dāng)13.1/12.7 >設(shè)定閾值時(shí)，判斷為有油。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:采用紅外差分探測(cè)的方式，對(duì)絕大多數(shù)油種都可以進(jìn)行有效的探測(cè)；可以適應(yīng)平靜或有波紋的水面；具有更大的探測(cè)距離范圍；并且環(huán)境光不會(huì)對(duì)探測(cè)和判斷造成干擾，因此抗干擾能力更強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1所示為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2所示為本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:101為光源，102為折射式單透鏡，102’為拋物面反射鏡，103光源投影光束，104為投影光束在水面的光斑，105為接收鏡頭對(duì)應(yīng)的區(qū)域，106為接收光束，107為折射式單透鏡，107’為拋物面反射鏡，108為分束器，109為第一接收濾光片，110為第一接收探測(cè)器，111為第二接收濾光片，112為第二接收探測(cè)器，113為控制器和信號(hào)處理器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行具體闡述，需要指出的是，本實(shí)用新型的技術(shù)方案不限于實(shí)施例所述的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員參考和借鑒本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和設(shè)計(jì)，應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0019]參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型所述一種非接觸式水面油探測(cè)傳感，包括光源101、發(fā)射鏡頭、接收鏡頭、分束器108、接收濾光片、接收探測(cè)器、控制器和信號(hào)處理器113，光源發(fā)出的光束經(jīng)發(fā)射鏡頭投射到被探測(cè)水面，部分水面反射光由接收鏡頭接收并會(huì)聚，會(huì)聚光投射到分束器上，并由分束器分成兩束，經(jīng)過(guò)不同帶通的濾光片后分別由接收探測(cè)器接收，接收探測(cè)器將光電信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理器，控制器控制光源和接收探測(cè)器同步工作，信號(hào)處理器對(duì)接收探測(cè)器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)處理，判斷是否有浮油存在。
[0020]所述的光源采用紅外光源，在2?4 μπι之間有較高能量的連續(xù)光譜功率分布，優(yōu)選的采用鹵素?zé)簟?