一種非接觸式水面油探測傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種非接觸式水面油探測傳感器，屬于探測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是一種用于對水面浮油進行探測的傳感器。
【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。實施可靠的水面油監(jiān)測可以使相關(guān)部門及時響應(yīng)，使污染在對環(huán)境產(chǎn)生廣泛破壞之前對其控制，使溢油產(chǎn)生的污染最小化，對保護環(huán)境、造福人類具有重要的意義?，F(xiàn)有的水面油監(jiān)測傳感器可分為接觸式和非接觸式兩大類，采用光學(xué)探測原理的非接觸式水面油傳感器在近年來備受重視，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)波長和熒光光譜，一套設(shè)備很難適應(yīng)不同的油種。基于光反射法的水面油傳感器利用油和水的反射率差異來實現(xiàn)水面油探測，僅在平靜水面是探測效果較好，水面狀態(tài)復(fù)雜時就會頻繁出現(xiàn)誤報。上述兩種方法共同缺點是:測量的激發(fā)熒光和反射光都是絕對量，探測的距離范圍較窄，在水面高度變化變化大的情況下效果較差，同時受環(huán)境光影響較大，抗干擾能力差。
[0003]研究發(fā)現(xiàn)，當水面沒有浮油時，光譜反射率在3 μ m附近會有一個突變。在2 μ m處，水表面的反射率大約為2%，在2.7 μπι附近處會出現(xiàn)一個低谷，反射率只有0.75%左右，在3.1 μ m附近反射率會出現(xiàn)一個尖峰，大約為4.7%，在4 μ m時反射率又恢復(fù)到2%左右。當水面存在浮油時，2 μ m?4 μ m之間的光譜反射率較為平緩，不會有類似的低谷和尖峰。基于上述原理，可設(shè)計一種差分反射水面油監(jiān)測傳感器，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)能力差的問題，能夠滿足水面高度變化大的情況，采用雙波長差分方法，測量相對值，抗干擾能力更強。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種非接觸式水面油探測傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)環(huán)境適應(yīng)性差、探測距離范圍短和抗干擾能力差的缺陷。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種非接觸式水面油探測傳感，包括光源、發(fā)射鏡頭、接收鏡頭、分束器、接收濾光片、接收探測器、控制器和信號處理器，光源發(fā)出的光束經(jīng)發(fā)射鏡頭投射到被探測水面，部分水面反射光由接收鏡頭接收并會聚，會聚光投射到分束器上，并由分束器分成兩束，經(jīng)過不同帶通的濾光片后分別由接收探測器接收，接收探測器將光電信號發(fā)送給信號處理器，控制器控制光源和接收探測器同步工作，信號處理器對接收探測器采集的數(shù)據(jù)進行比對處理，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)選的采用鹵素燈。
[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之間有良好的透過率，反射鏡在2?4 μπι之間有良好的反射率，光源的發(fā)光點位于單透鏡或拋物面反射鏡的焦點處。
[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之間有良好的透過率，反射鏡在2?4 μ m之間有良好的反射率，接收探測器位于單透鏡或拋物面反射鏡的焦點處。
[0010]所述的分束器為一個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，一種中心波長為2.7 μπι，半高全寬為0.1 μm左右，另一種中心波長為3.1 μm，半高全寬為0.1 μπι左右。兩個接收濾光片分別緊貼兩個接收探測器設(shè)置。接收濾光片優(yōu)選為紅外帶通干涉濾光片。
[0012]所述的接收探測器為光電探測器，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器工作，并由信號處理器對兩個光電探測器采集的信號進行處理，假定第一接收探測器采集中心波長為2.7 μπι的信號，輸出電流大小為12.7，第二接收探測器采集中心波長為3.1 μπι的信號，輸出電流大小為13.1，當13.1/
12.7 <設(shè)定閾值時，判斷為無油，當13.1/12.7 >設(shè)定閾值時，判斷為有油。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:采用紅外差分探測的方式，對絕大多數(shù)油種都可以進行有效的探測；可以適應(yīng)平靜或有波紋的水面；具有更大的探測距離范圍；并且環(huán)境光不會對探測和判斷造成干擾，因此抗干擾能力更強。
【附圖說明】
[0015]圖1所示為本實用新型一種實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2所示為本實用新型另一種實施例的電路結(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為第一接收探測器，111為第二接收濾光片，112為第二接收探測器，113為控制器和信號處理器。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行具體闡述，需要指出的是，本實用新型的技術(shù)方案不限于實施例所述的實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員參考和借鑒本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，在本實用新型的基礎(chǔ)上進行的改進和設(shè)計，應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
[0019]參照圖1所示，本實用新型所述一種非接觸式水面油探測傳感，包括光源101、發(fā)射鏡頭、接收鏡頭、分束器108、接收濾光片、接收探測器、控制器和信號處理器113，光源發(fā)出的光束經(jīng)發(fā)射鏡頭投射到被探測水面，部分水面反射光由接收鏡頭接收并會聚，會聚光投射到分束器上，并由分束器分成兩束，經(jīng)過不同帶通的濾光片后分別由接收探測器接收，接收探測器將光電信號發(fā)送給信號處理器，控制器控制光源和接收探測器同步工作，信號處理器對接收探測器采集的數(shù)據(jù)進行比對處理，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)選的采用鹵素燈。