NL8105428A

NL8105428A - Werkwijze en inrichting voor het onder water waarnemen van koolwaterstoffen.

Info

Publication number: NL8105428A
Application number: NL8105428A
Authority: NL
Original assignee: Conoco Inc
Priority date: 1980-12-15
Filing date: 1981-12-01
Publication date: 1982-07-01
Also published as: AU534794B2; JPS57101746A; IT1139717B; YU273481A; PH17146A; ES8308080A1; OA06957A; US4394573A; RO88289A; IT8125046A0; DE3149728A1; GB2089501B; GR74340B; GB2089501A; ES516563A0; FR2496265A1; CA1165137A; GB2150283B; ES8303690A1; NO813379L

Description

Γ . 813213/Ke/ed _u 5

Korte aanduidingj Werkwijze en inrichting voor het onder water waarnemen van koolwaterstoffen.

Se uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze en inrichting voor het afleiden van koolwaterstofindicaties onder water, en meer in het bijzonder, maar niet hij wijze van beperking, op verbeterde detectiemethoden voor het localiseren van de 5 aanwezigheid van olie en sijpelbronnen op de zeebodem en in een wa-terlichaam.

In de bekende techniek zijn er talrijke systemen die worden gebruikt voor het aktief waarnemen van de aanwezigheid van koolwaterstoffen, bijvoorbeeld als gevolg van het verloren gaan van 10 olie op de bodem zowel op het land als in het water. Seze bekende systemen maken gebruik van microgolfstraling, verlichting met ultraviolet, laserbundels en dergelijke middelen om responsies op te wekken die dan op afstand worden afgetast, bijvoorbeeld op een platform in de lucht, énkele representatieve imerikaanse octrooischrif-15 ten die in deze categorie vallen zijn de nors. 3*099»213* 3*961.187 en 3.736.428. Seze bekende aktieve systemen funktioneren allemaal zo dat de reflectie-, luminescentie- of emittentiekarakteristieken van olie op het wateroppervlak worden waargenomen, en die systemen werken noodzakelijkerwijs vanaf een op afstand gelegen platform 20 zoals een vliegtuig of een vaartuig in het water.

Sirekte waarneming van olie of andere koolwaterstofpro-dukten onder de zee-oppervlakte is tot nu toe uitgevoerd door middel van geochemische prospektietechnieken. Bij een techniek wordt de detectie van sijpeling van koolwaterstoffen uitgevoerd via de analyse 23 van in zeewater opgeloste koolwaterstoffen. Ken andere techniek gaat uit van de analyse van bodemsedimentmonsters naar hun koolwaterstof-gehalte. Se methode met bemonstering van zeewater vereist zeer gevoelige analytische technieken, omdat de in zeewater opgeloste koolwaters tof gassen door zeestromingen zeer snel worden verspreid. Se ana-30 lyse van bodemsedimenten past dezelfde beginselen toe die het bodem-sedimentonderzoek op het land beheersen. Se bemonstering vindt minstens twee of vier meter onder de zeebodem plaats, teneinde vervuiling door organische materie op of nabij de zeebodem te voorkomen, en dan worden de verzamelde monsters behandeld met zuren terwijl 8105428 -2- vrijkomende koolwaterstofgassen geanalyseerd worden door een gas-chromatograaf of dergelijke inrichting. Geen van de bekende methoden levert snel een nauwkeurige indicatie van de positie van de lekbron op de oceaanbodem. Bovendien kunnen concentraties van koolwater-5 stofgas in het water of in bodemsegmenten afkomstig zijn van andere bronnen dan koolwaterstofafzettingen onder de oppervlakte of pijpleidingen, bijvoorbeeld van de ontleding van organische stof.

Be uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor onder-waterdetectie en een aktief optisch systeem voor de detectie 10 van de aanwezigheid van olie die verdeeld is in water alsmede aan het grensvlak van bodemsediment en water, d.w.z. anders dan detectie van samenhangende olievlekken die zich aan de wateroppervlakte verzamelen. Het basissysteem is opgebouwd uit een excitatiebron, een ontvanguitrusting voor fluorescentie en of terugkomende verstrooiing 15 van laserlicht, een onder water te brengen platform en stabilisa-tie-uitrusting, en electronica voor het verkrijgen van gegevens.

Be excitatiebron binnen een onderzeesvaartuig bestaat uit een laser-zender die werkt bij bepaalde golflengten die optimaal zijn met betrekking tot de doorlatendheid en de verstrooiing in een water-20 milieu terwijl het ook golflengten zijn die een optimale excitatie van fluorescentie bieden. Een optisch aftastsysteem levert dan geselecteerde directiviteit aan de laserbundel langs de waterbodem met weerkaatsing van fluorescentielicht naar de ontvanguitrusting om te worden omgezet, terwijl de electrische signalen worden' ver-25 werkt voor het aangeven van de aanwezigheid en de mate van met koolwaterstoffen samenhangende fluorescerende aktiviteit en achterwaartse verstrooiing. Yerdere uitrusting binnen het vaartuig onder water omvat energiebronnen voor de uitrusting, beheersing van de timing en het verstrekken van gegevens die door het vaartuig onder water 30 worden teruggezonden naar het moedervaartuig, alsmede de uitrusting voor berekeningen, opslag en waarneming.

Be uitvinding beoogt dan ook een werkwijze en inrichting te verschaffen voor de waarneming van koolwaterstoffen of andere fluorescerende stoffen onder water en op de zeebodem.

35 Beu ander oogmerk is het verschaffen van de mogelijk heid van een nauwkeurig onderscheid tussen fluorescentie van het waterlichaam als gevolg van koolwaterstoffen en die welke wordt veroorzaakt door organisch leven en uiteen gevallen materie.

Een ander oogmerk is het verschaffen van een lidar- 8105428

* A

-3- stelsel voor aftasting van de waterbodem dat een selektieve driedimensionale aanwijzing geeft in de buurt van de waterbodem of de andere gekozen plaats.

Tenslotte beoogt de uitvinding een stelsel te ver-5 schaffen dat een ware indicatie aangeeft van fluorescentie door aanwezigheid van koolwaterstoffen met uitsluiting van troebeling en andere bronnen van teruggekaatste energie.

Se uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.

Fig. 1 is een schematische illustratie van een gesleept onderwatervoertuig in operationele stand;

Mg, 2 is een zijaanzicht van een andere uitvoering van een op afstand bediend vaartuig;

Fig. 3 toont schematisch een registratie van voor-15 waartse beweging van de sensor en aftasting langs de zeebodem;

Fig. 4 is een blokschema dat een algemene vorm laat zien van de uitrusting op het vaartuig voor aktieve surveillance onder water naar koolwaterstoffen;

Fig. 5 is een blokschema van de uitrusting aan boord 20 van het schip die gebruikt wordt in kombinatie met de uitrusting op het vaartuig onder water;

Fig. 6 is een gedetailleerd blokschema van de schakeling en de optica die worden gebruikt in een laseraftastsysteem volgens de uitvinding; 25 Fig. 7 Is blokschema van een aftastsysteem voor de waarneming van differentieel geabsorbeerde verstrooide energie, een alternatieve werkwijze voor de waarneming van de aanwezigheid van olie die onafhankelijk is van de invloeden van troebeling; en

Fig. 8 is een blokschema van een alternatieve uitvoe-50 ning van een aftastsysteem dat detectie van fluorescentie en bepaling van geabsorbeerde verstrooide energie combineert.

Volgens de uitvinding wordt een laserbundel gebruikt om aardolie-fluorescentie te induceren met het oog op het waarnemen en meten van olie en samenhangende koolwaterstofprodukten in een 55 waterlichaam. De inrichting detecteert niet alleen olie die verdeeld is in een waterzuil, maar hij tast de bodem van het waterlichaam af en geeft de plaats aan van het werkelijke gebied van het lek. Deze laatstgenoemde mogelijkheid is bijzonder wenselijk met het oog op het feit dat in een waterkolom waargenomen olie naar een ver van het 40 werkelijke punt van lekkage weggedreven kan zijn. Zo kan het onder- 8105428 -4- havige systeem worden gebruikt voor het bewaken van verontreiniging, zowel natuurlijke verontreiniging als in de buurt van boor- en pro-duktiefaciliteiten buitengaats, en voor het waarnemen van lekkage . in pijpleidingen onder water en het waarnemen van natuurlijkè sijpe-5 lingen die kunnen samenhangen met exploratiedoelen.

Fig. 1 toont de algemene wijze van werken waarbij een bewakingsvaartuig 10 op een waterlichaam 12 wordt gebruikt voor het slepen van een onder water liggende sensor 14 op een vastgestelde diepte boven de waterbodem 16. Koolwaterstofverontreiniging is aange-10 duid als een bron of sijpelscheur 18 die aanleiding geeft tot een pluim 20 van koolwaterstoffen wanneer deze^tl stroom meedrijft. In het geval van fig. 1 is de sensor 14 een gesleept vaartuig dat wordt bestuurd door een depressieplatform 22 en een sleepkabel 24 vanaf de achtersteven van een sleepboot 10. De werkdiepte van een 15 dergelijk systeem met een gesleepte sensor kan lopen tot 6000 meter tot waterbodem.

Fig. 2 toont een alternatieve uitvoering van een onder-watervaartuig 26 dat gebruikt kan worden voor het vervoer van de sensoruitrusting. Zulke bemande of onbemande onderzeese vaartuigen, 20 ook bekend als HCY’s (remote controlled vehicles), zijn in de handel verkrijgbaar en ze hebben vertikale voortstuwingen 28 en een hoofdvoortstuwing 50, bestuurd door verbinding via de navelkabel 32 die vanaf het hui3 34 van de sensor naar boven loopt naar het moedervaar-tuig. Se werking van een onbemand onderzees vaartuig 26 wordt op 23 afstand bestuurd vanaf het oppervlaktevaartuig, dat ook de elektrische energie levert die nodig is voor de voortstuwing en de waaraemings-handelingen op afstand. Se navellijn 32 brengt stuuropdrachten naar het onderzeese vaartuig 26 over en zendt gegevens terug naar de oppervlakte. Omdat energie wordt toegevoerd vanaf de oppervlakte, 30 ^en dit vaartuig gedurende onbeperkte perioden onder water blijven en heeft het de mogelijkheid werkzaamheden op grote diepten uit te voeren.

Het sensorvaartuig 14 (of 26) gebruikt als bron voor excitatie van fluorescentie een laserzender die werkt bij een ge-33 specificeerde golflengte of meerdere golflengten gelijktijdig. Se golflengtekeuze is een bijzonder kritische factor omdat verschillende andere werkomstandigheden worden beïnvloed. Saaronder zijn de optische doorlatendheid en de verstrooiing in het watermilieu, de excitatie van fluorescentie, verschijnselen van achtergrondfluorescentie 8105428 *i' * -5- (d.w.z. ongewenste) en fysische selectiemaatstaven voor laserzenders zoals het vermogen, de afmetingen, de sterkte enz.

De keuze van de laserhron zal primair afhangen van de stralingsgolflengte, het uitgangsvermogen en de betrouwbaarheid· 5 Invallende straling hij omstreeks 430 tot 460 nm golflengte zal fluorescentie van olie stimuleren met pieken in het golflengtegebied van 490 tot 510 nm, en fluorescentie van fytoplankton in zee dat pieken geeft hij ongeveer 660 nm· Tender is het bekend dat chemisch geïnduceerde biolumine seen tie van zee-eufausiide en zee-dinoflagel-10 laat organismen scherpe pieken geeft bij 465 nm· Deze piekverschil- len maken discriminatie mogelijk tussen oliefluorescentie en fluorescen-tie die ontstaat in enkele gewone in zee voorkomende organismen, terwijl dus de meest veelbelovende golflengte in olie bestaat in het ultraviolette spectrum, bestaan er ook andere excitatiegolflengten 15 in het blauwe golflengtegebied·

Tig· 3 illustreert schematisch de wijze van werken van het onderzeese sensorvaartuig zoals dat voortgestuwd wordt langs een waamemingslijn 36 die in het algemeen evenwijdig is aan de waterbodem 16 op een vastgestelde hoogte h daarboven· 20 Eet laseraftastmechanisme aan boord van het sensor vaartuig wordt dan zo bestuurd dat de voortgangsbaan herhaaldelijk wordt afgetast door een hoekuitwijking van typisch 45° naar weerszijden van een vertikale lijn 38· De aftastsnelheid kan afgesteld worden ten opzichte van de verplaatsing van het vaartuig 14 om daar-25 door een afstelling te geven van het scheidend vermogen van de aftasting langs het swath aan de zeebodem liggend tussen de gebroken lijnen 40 en 42· De aftastbaan of waamemingslijn 36 kan worden afgesteld als overeenkomstig de eisen van een bepaalde operatie, omdat verschillende factoren zoals troeheling, in verval zijnd waterleven 30 en dergelijke, het doorlatihgsvermogen voor licht nabij de bodem 16 zullen beïnvloeden; het is echter de bedoeling dat onder optimale omstandigheden het sensorvaartuig 14 in staat zal zijn om te bewegen op 13 tot 30 meter boven de waterbodem 16.

Tig. 4 illustreert een onderzees instrumentenhuis 50 35 in een algemene blokvorm. Het huis 50 maakt deel uit ofwel van het gesleepte vaartuig 14 of van het onbemande onderzeese vaartuig 26, maar het is weergegeven in combinatie met een sleepkabel 24· Sleepkabel 24 is een kabel van gebruikelijke vorm met de benodigde kabel die de sterkte geeft en communicatielijnen voor afstandsmeting voor 8105428 -6- de onderlinge verbinding tussen de sleepboot 10 en de onderzeeër. Sleepkabel 24 is bevestigd aan een eerste sleeppunt 52, een breekbaar sleeppunt, en loopt vandaar naar achteren naar een permanent terughaalsleeppunt 54» terwijl de elektrische leidingsverbindingen 5 verder lopen door een waterdichte doorvoer 56 naar het inwendige van het huis 50. Een luchtzak 58 kan worden opgenomen voor het terughalen, die ofwel op afstand in werking kan worden gesteld ofwel door een bepaalde alarmschakeling aan boord van het huis 80·

Het voorste gedeelte van het huis 50 bevat een gebogen 10 raam 60, bestaande uit geschikt materiaal dat stralen doorlaat en dat vooraan aan de onderzijde van het huis 50 loopt, voldoende om de vereiste mogelijkheid te geven van dwarsaftasting. Zowel de uitgaande lichtbundel 62 als de terugkomende fluorescentielichtstralen 64 gaat door het raam 60, zoals nog wordt beschreven· Water van 15 buiten wordt gebruikt voor het koelen van de benodigde onderdelen in het huis 50, doordat een waterinlaat 66 en een uitlaat 68 via leiding 70 in verbinding staat met de koelinstallatie 72 aan boord·

He koelinstallatie 72, van gebruikelijk type, levert dan een koel-stroming door middel van de leiding 74 aan de laser f6 en de hoog-20 spanningsvoeding 78.

Voor de laser 76 kunnen talrijke typen worden gebruikt om het uitgaande licht voor de aftasting te leveren. Momenteel worden zowel argon als helium cadmium gebruikt, eerstgenoemde verdient de voorkeur door het hogere uitgangsvermogen en de betrouw-25 baarheid. Ook plaatsen de door de argonlaser uitgezonden golflengten interferentiesignalen (Raman) buiten de doorlaatband voor olie-fluorescentie. Zo kan laser 76 een argonlaser zijn die uitzendt in het blauwe gebied rond 454 tot 514 nm, zoals in de handel verkrijgbaar bij Lexel Corporation, te Falo Al to, Calif omie. Hesgewenst 30 kan de laseruitgangsbundel 80 een bundelverbreding ondergaan met een optisch stelsel 82 zodat kortstondig een groter watervolume kan worden verlicht en èen waarnemingsgebied vollediger kan worden afgewerkt. He uitgangsbundel 80 ondergaat dan een weerkaatsing over 90° door een bundelsplitser 84 van 92$, waarbij de kleinste uit-33 gaande bundel opgevangen wordt door een 'vermogensmeter 86 die een stuuruitgang levert via lijn 88 aan de monitor en multiplexer 90 van het systeem. Het resterende gedeelte van de uitgangsbundel 80 uit de bundelsplitser 84 wordt weer over 90° weerkaatst door een prisma 92 naar een draaiende elliptische of pyramidale aftastspiegel 40 94» waarop hij door het venster 60 wordt gericht als de uitgaande 8105428 I ' * •7- aftastbundel 62 die voortdurend over de baan loopt beneden het huis 50.

Uiteraard zal het systeem ook funktioneren met gebruikmaking van een gepulseerde laserbron· Het is ook nog mogelijk dat 5 de bron een dye-laser is, een booglamp of een andere stralingsbron met een gespecificeerde golflengte die in staat is een gecolimeerde lichtbundel uit te zenden·

De aftastspiegel wordt bestuurd met een conventionele aftastmotor-encodeurs $6 die worden bekrachtigd door de voeding 98 10 en bestuurd door de aftastcontrole 100· De naar achteren verstrooide lichtstralen 64 van de aftasting keren ook door het venster 6o terug naar de draaiende aftastspiegel om naar de telescoop 102 te worden weerkaatst· liichtindicaties uit de telescoop 102 worden dan verder via het optische stelsel 104 gefocuseerd naar de foto-15 multiplicatorsectie 1θ6· Fotomultiplicatorsectie 106 wordt gevoed door de gelijkspanningsvoeding 108 en de uitgangen ervan worden via leiding 110 geleverd aan de lijnaansluitingsketens 112 van het systeem.

Er dient te worden opgemerkt dat de optiek 104 be-20 staat uit een aantal bundelsplitsende en focusserende elementen die in verschillende groepen opgesteld kunnen zijn met een bijbehorend aantal fotomultiplicators 106, zoals nog zal worden beschreven.

Uit is noodzakelijk door de wenselijkheid gelijktijdig of achtereenvolgens meerdere indicaties voor voortdurende oliefluorescentie en 25 verstrooiing te verkrijgen uit de naar achteren verstrooide aftast» straal 64· Terwijl de basisindicator een fluorescentie-amplitude kan zijn op de waterbodem 16, en ook op een aangegeven ruimtelijke af» stand tussen de bodem 16 en het huis 30, kan het ook wenselijk zijn om een behandeling op te nemen van de lichtgegevens zodat differen-30 tiele lichtpolarisatiegegevens en/of differentieel geabsorbeerde verstrooide energie (differentially absorbed scattered energy, DASE) af te leiden. Het gebruik van combinaties van dergelijké gegevens» indicaties, b.v. fluorescentie, polarisatie en BASE, zal uiteindelijk resulteren in de levering van een meer nauwkeurige gegevensindicatie 35 en plaatsaanwijzing van oliesijpelingsactiviteit, zoals nog nader in bijzonderheden zal worden beschreven·

Het systeem binnen het huis 50 bevat gebruikelijke terugkoppel- en besturingsketens 114 voor de besturing van de laser 76 in de eerste wijze van werken, en de onderlinge lijnverbinding 40 116 zorgt voor het leiden van de benodigde stuur» en monitoruitgangen· 8105428 «3« » % *

Se stuurkabel 118, als ingang vanuit de sleepkabel 24 en de aansluiting 56, beeft wisselspanningsenergie als ingang -tfade leiding 120 om deze door te geven aan te koelinstallatie 72 en verschillende voedingsbronnen, en de aansluiting 122 zorgt voor de verbinding voor 5 lijnafsluitketens 112 als ingang vanuit de systeemmonitor en multiplex 90· IPotomultiplicatoruitgangen op de leiding 110 worden dan aangesloten via de lijnafsluitketens 124 en de leiding 124 op de sleepboot, en de uitgang uit de onderlinge vergrendelingsgenerator en de sensors 126 wordt via de lijnbeè’indigingsketen 112 aangesloten op 10 de leiding 126.

Gelijkspanning voor het systeem wordt geleverd door de gelijkspanningsvoeding 98 via de gelijkspanningsleiding 128, Gekozen uitvoeringen van conventionele sensors 130 voor de 3tand van het vaartuig worden gebruikt voor het leveren van voortdurend uit-15 gaande gegevens naar de systeemmonitor en multiplexor 90, die op zijn beurt een uitgang levert via de beSindigingsketens 112 en de leiding 122 naar de sleepboot voor indicatie aan de bedieningsman.

Fig· 5 laat in blokvorm de uitrusting zfen die aanwezig is aan boord van de sleepboot 10. Se sleepkabel 24 wordt opgeslagen 20 gehouden op de liertrommel 132, en de elektrische informatie uit het deel 118 van de stuur leiding wordt afgenomen door een sleepring 134 en de stuurkabel 136 voor aansluiting op de uitrusting aan boord· Wisselspanning van de generator 138 wordt op de lijn 140 gezet en ook via een atuurrelais 142 op de sleepkabel 24 bij bekrachtiging 25 door het onderlinge vergrendelingssignaal vanuit de lijnafsluitketens en demultiplexor 144* Se grondtijdbepaling voor het systeem wordt geleverd door een generator 146 van een referentiesignaal, die t-ijd-bepalingssignalen levert via de afsluitketens en demultiplexor 144 aan de besturingskabel 136· Heferentiesignalen uit de generator 146 30 worden ook aangelegd aan de inklemversterker I48 en aan de monitor-installatie aan boord· S.w.z. dat door gegevensuitwisseling tussen de insluitversterker 148 en de mier0-0omputer I50 gezorgd wordt voor verwerking van alle afgenomen gegevens en dat bewaking door de bedieningsman naar wens kan worden uitgevoerd door gebruik van een 35 oscilloscoop 152, Se uitgang uit de computer 150 wordt ook aangelegd aan een monitor 154 met een kathodestraalbuis onder besturing van een toetsenbord 156, en de oomputeruitgang kan worden aangelegd aan een vezeloptische plotter 153 voor permanente vastlegging. Sr is dan een aantal bandtransporten 160 beschikbaar voor het vastleggen van geko-40 zen digitale of analoge gegevens overeenkomstig de operationele eisen· 8105428 /- . / -9-

Fig. 6 toont een aftastsysteem dat in verband met de uitvinding kan worden gebruikt om zowel fluorescentie- als polarisatie-uitgangen te leveren vanuit twee gekozen brandpunten langs de aftastbaan. S.w.z. dat er een lenssysteem scherp gesteld is op onein-5 dig zodat gegevens over zowel fluorescentie als polarisatie worden geleverd vanuit de gehele waterkolom die zich uitstrekt vanaf de onderzeeër tot aan de zeebodem, en het andere lenzenstelsel is scherp gesteld op een gekozen tussenliggende diepte, bijvoorbeeld 7.5 of 15 meter vanaf de zeebodem, zodat een uitgang wordt geleverd 10 Tan gegevens omtrent fluorescentie en polarisatie. Se fluorescentie- gegevens zijn primair een indicatie voor de aanwezigheid van olie, terwijl de polarisatiegegevens een relatieve indicatie geven van de troebeling die in het water aanwezig is op het tussenliggende brandpunt waarop wordt afgetast of over de gehele afstand waarover 15 de bundel zich voortplant. Een lenssysteem kan ook worden gebruikt om scherp te stellen op de bodem, zodat gegevens over fluorescentie en polarisatie op de zeebodem worden verschaft.

laser 76 die werkt met bekrachtiging vanuit de laser-voedingsbron 78 levert een optische uitgang door een acousto-optische 20 modulator I70, via een bundelsplitser 94 en een bundelverbreder 172. Se bundelsplitser 84 levert hun component van de laseruitgang aan een energiemeter 86 die een stuurindicatie-uitgang levert via lijn 174 die terugkeert naar het schip en ingevoerd wordt aan het micro-computersysteem 176. Se stippellijnen 178 geven alle onderdelen van 25 het systeem aan die zich aan boord bevinden.

Se laser is bij voorkeur een argonlaser, die een uitgang levert in acht verschillende frequentiebanden als volgt: uitgangsvermogen 514.5 na - 5,2 30 501,7 nm - 0,7 496.5 nm - 1,8 488,0 nm - 4,5 476.5 nm - 1,8 472,7 nm - 0,3 35 465,8 nm - 0,2 457,9 nm - 0,9.

Tan deze uitgezonden golflengten worden die met het hoogste uitgangs-vermogen gebruikt om olie tot fluorescentie te exciteren zodat daarna fluorescentie kan worden waargenomen in het gebied van 520 tot 560 nm. 4q Zo zal gebruik van de laser bij 514,5 nm resulteren in een goed uit- 8105428 ,10- gangsvermogen, waardoor do werkafstand van het systeem hij de zeebodem zal worden vergrooto Laser 76 kan continu werken of hij kan worden onderbroken door de acousto-optische modulator 170$ er kan echter ook een eleotro-optische modulator of een conventionele op-5 tische onderbreker worden gebruikt. Sr dient te worden opgemerkt dat men de axgonlaser ook kan laten werken met gebruik van alle afgegeven golflengten gelijktijdig, omdat dit zal resulteren in een hogere totale fluorescentie van de olie» Hoewel het gevolg is dat het minder vermogen uit de laser komt per individuele aanwezige 10 golflengte, is het totale afgegeven vermogen groter. Dit kan, tezamen met het feit dat olie kortere golflengten beter absorbeert, resulteren in een betere omzetting van licht dat op de olie invalt in fluorescentie die door die olie wordt uitgezonden.

De bundelverbreder 172 zorgt dan voor.de afstelling 15 om de juiste afmeting van de aftastbundel te verkrijgen, terwijl de uitgangsbundel 180 over 90° wordt weerkaatst door prisma $2 en aftastorgaan 94, zodat een uitgaande aftastbundel 62 ontstaat die loopt over een swadlijn 182 op een gekozen afstand. Het aftastorgaan 94 wordt bestuurd door een snelheids-positiebesturingssysteem 184, 20 waarvoor in de handel een systeem bekend is dat de aftastmotor, de codeurs en de af tas tbe sturing bevat die weergegeven zijn in fig. 4·

De terugkerende lichtbundel 64 wordt dan vanaf het aftastorgaan 94 gereflecteerd naar een gevouwen telescoop 102.

Het uitgaande licht 186 uit de telescoop 102 gaat ver-25 der naar een 50% bundelsplitser 188 om te worden gescheiden en om lichteomponenten 190 en 192 terug te sturen die gericht worden naar respektieve lenssystemen 194 -en. 196, Alvorens ze beginnen te werken worden de lenzenstelsels 194 en 196 met behulp van kijkereenheden 198 en 200 scherp gesteld* Hen lenzenstelsel 196 wordt scherp gesteld 30 op oneindig, zodat een gemiddelde signaalwaarde wordt verkregen uit een gebied dat zich uitstrekt vanaf de vloer van de onderzeeër tot op de zeebodem, terwijl het andere lenzenstelsel 194 wordt scherp gesteld op een gekozen tussenliggende afstand tussen de onderzeeër en de zeebodem. Hik lenzenstelsel kan dan een indicatie leveren 55 van zowel fluorescentie? als polarisatie-effekten, zoals nog nader wordt beschreven. Ook is het mogelijk dat êên van de lenzenstelsels direkt op de zeebodem wordt scherp gesteld.

Het lenzenstelsel 196 kan bijvoorbeeld op oneindig worden scherp gesteld om te kijken naar de hele waterkolom waar de 40 laserbundel doorheen loopt, en de optische uitgang door een spelde- 8105428 -11- r prikopening 202 en een collimatielens 204 wordt door een andere bun-delsplitser 206 gevoerd zodat twee uittredende lichte omponen ten 208 en 210 ontstaan· De component 208 wordt gefilterd door een band-doorlaatfilter 211 dat het licht doorlaat in de hand van 520-560 am, 5 d.w.z. het fluorescenüegebied van olie die gereciteerd wordt door de speciale laseruitgang, en dit licht woedt aangelegd aan een fotomultiplicator 212 die een indicatie-uitgang levert via een leiding 214 aan een insluitversterker 148* Zo levert de fotomultiplicator 212 een indicatie in de vorm van een in de tijd analoge spanning die de 10 gemiddelde hoeveelheid voor stelt van geïnduceerde oüefluorescentie die bestaat tussen de onderzeeër en de zeebodem waar de aftastbundel doorgegaan is·

De andere lichtcomponent 210, uit de collimator 204 en hundelsplitser 206, wordt door nog een andere hundelsplitser 216 15 gevoerd naar tegengesteld georiënteerde polarisatiefilters 218 en 220 om te worden gedetecteerd op fotomultiplicators 222 resp· 224· Omdat de uittredende laserbundel een enkele polarisatie heeft, geeft waarneming van een indicatie van de verhouding van door polarisatie verschoven licht ten opzichte van de uitgaande polarisatie een aan-20 wijzing van de hoeveelheid troeheling in het water (in dit geval vanaf de bodem van de onderzeeër tot aan de zeebodem), d.w*z· troe-beling of kleine deeltjesvormige materie in het water geven aanleiding tot achterwaartse verstrooiing en depolarisatie van laserenergie· De betreffenSe polarisatie-uitgangen worden vanuit fotomultiplicators 25 222 en 224 via leidingen 226 resp· 228 geleverd aan de insluitversterker 148 en vervolgens naar het microcomputersysteem 176 voor verwerking· Eet microcomputersysteem 176 levert dan ofwel een digitale ofwel een in de tijd analoge uitgangsindicatie van fluorescentie-en polarisatieverhouding aan de zeebodem aan een bandrecorder 2J0 50 en andere installaties aan boord bij de bedieningsman zoals een tele-visiemonitor 154 en een vezeloptische recorder 158·

De algemene techniek van dubbele gepolariseerde laser-verstrooilng voor het op afstand identificeren en meten van waterverontreiniging wordt beschreven in het Technical Eeport No· ESC-53» 35 1974 van de Texas AM University, op de naam van ToC.Sheives, en vanjdezelfde universiteit, het Interim Program Eeport No· 3» Coast Guard Contract ΪΓο· BF3233» 1975» geschreven door A.J*Blanchard.

Terwijl het lenzenstelsel 196 dient om oliesijpeling op de zeebodem aan te wijzen, d.w.z· breuken in pijpleidingen, sij- 8105428 12— palingen door natuurlijke scheuren en dergelijke, is het gewenst dat het lenzenstelsel 194 wordt scherp gesteld op een gekozen hoogte hoven de zeebodem zodat een aanwijzing wordt geleverd van oliesijpel-pluimen die meegenomen worden in de waterstroom, zodat daardoor 5 een verdere indicatie wordt geleverd van de richting en de grootte van de olie «aanwezigheid· Zo kan het lenzensysteem 194 worden scherp gesteld op een gekozen afstand,b.ve halverwege tussen de onderzeeër en de zeebodem, zodat een uitgang wordt geleverd van teruggekaatst licht vanaf velddiepte op die diepte door een speldeprikopening 232 10 en een collimatorlens 234 aan een bundelsplitser 236, die een eerste component levert van de terugkerende laserstraal door een banddoor-laatfilter 238 (banddoorlating op 520-560 nm), zichtbaar door een fotomultiplicator 240· Fotomultiplicator 240 levert dan een uitgang voor de fluorescentie in het middengebied, een in de tijd analoge 15 spanning die aanwezig is op de leiding 242, om te worden ingevoerd in de insluitversterker 148» Het resterende gedeelte van het terugkerende licht uit de bundelsplitser 236 wordt dan via een seriebun-delsplitser 244 door tegengesteld georiënteerde polarisatiefilters 246 en 248 geleid naar de fotomultiplicators 250 reap· 252. Indie a-20 ties van de tegengesteld gepolariseerde lichteomponenten zijn dan aanwezig op de draden 254 en 256 om ingevoerd te worden in de insluitversterker 148 en het microcomputerstelsel 176 voor verdere verwerking en bepaling van de verhouding van polarisatie en water-troebeling in het tussenliggende gebied.

25 Aftastsynchronisatie van het snelheids-positiebestu ringssysteem 184 wordt bestuurd door het microcomputersysteem 176 via draden 258 en 260, die één geheel vormen met het besturingssysteem van de sleepkabel en leiden naar het schip en het microcomputersysteem 176· Bovendien kunnen in de handel verkrijgbare uit-30 voeringen van een traagheidsnavigatiesysteem 262 opgenomen worden in de onderzeeër, met verbinding naar het schip en het micro-compu-tersysteem 176. Eventueel kan een acoustische positiesensorreeks 264 worden opgesteld die wordt gebruikt in combinatie met een satebet-positiesysteem 2660 35 lig. 7 toont een andere uitvoering van een olie-indi- catie waarbij de differentiële absorptie wordt onderzocht van verstrooide energie, d.w.z* het BASE systeem,. Het BASE-systeem neemt de effekten waar van primair de Mie en Hayleigh verstrooiing van de laserbundel waar in water dat wordt onderzocht. Er wordt een 8105428 «•I 3— indicatie afgenomen, voor de sterkte van de verstrooiing voor gezichtsvelden op afstand r alsmede op afstand r +&r, en de differentials vaarden worden verder geanalyseerd, gezien bekende olie-absorptiecoëfficiënten. Het systeem bepaalt de concentratie van een stof op 5 een willekeurig pont, afstand r, door meting van de optische reso-nantie-absorptie als gevolg van olie over een incrementele weglengte Ar. He absorptie over dr wordt verkregen uit de relatieve verzwakking van twee beide lineaire laserbundels op dichtbij elkaar liggende golflengten en ^2 op en naast de resonantie-absorptie van het 10 molecuul in kwestie, Be relatieve verzwakking wordt bepaald uit vergelijking aan de ontvanger van de Hayleigh en Mie elastische verstrooiing van de twee laserbundelgolflengten wanneer ze het segment Ar doorlopen.

Yoor een gepulseerde laserbron zal een geschikt schei-15 dend vermogen in de tijd bij de ontvanger de bepaling mogelijk maken van het gebied r + Δ r, de ruimtelijke scheiding en de verdeling van de stof. Toor een continu werkende laser (CV) laser zal het scherp-stellende optiek met gebruikmaking van een veldontvanger-telefoon van geringe diepte het gewenste gebied en de gewenste ruimtelijke 20 scheiding en verdeling leveren.

Het systeem van fig. 7 wordt beschreven met werking in de vorm van synchrone detectie, een vorm van GW detectie die een lichtbron gebruikt met een gemoduleerde ononderbroken golf. Synchrone detectie is gewenst vanuit het oogpunt dat daardoor de signaal/ruis-25 verhouding wordt verbeterd en er de neiging ontstaat tot het elimineren van strooilicht, zonlicht, biolumineseentie enz. Be bronlaser J6 dient twee of meer golflengten gelijktijdig te produceren .

(of naar elkaar in snelle opeenvolging). Bit kan ook worden bereikt door selektieve filtering van een lamp met brede band, met gebruik-30 making van geschikte optiek binnen de holte met een dye-laser met stikstof-laserpompwerking of een dye-laser die gepompt wordt met flitsen, of een andere soortgelijke bron die golflengten emitteert zoals de argon-laser, zoals eerder beschreven. Boor de laser J6 geproduceerd licht wordt gemoduleerd door de acousto-optische modula-35 tor 170 onder besturing van de excitator 171 bij de pulseersnelheid van het systeem vanuit de pulsgenerator 146· Be uittredende lichtbundel uit de modulator 170 wordt gedeeltelijk door de bundelsplitser 84 af gebogen naar de vexmogensmeter 86 en de aanwijzing voor het vermogen wordt op leiding 174 aangelegd aan het microcomputer systeem 40 176 waar de fluctuaties in het 1 aservermogen worden gecompenseerd.

8105428 -14-

Brimair gaat het uittredende licht doos de bundelsplitser 84 en de bundelerpansietelescoop I72 om dan te verdwijnen naar de aftastin-richting en de onderzeese gebieden, zoals eerder beschreven·

Verstrooiende lichtindicaties met meerdere golflengten 5 vanuit het onderzochte gebied worden teruggekaatst door de draaiende spiegel 94 naar de gevouwen telescoop 102 en langs de bundelbaan 186 naar een 50$ bundelsplitser 270·

Vijftig procent van het terugkerende licht van bundel 186 wordt gereflecteerd naar een lenzenstelsel 272 dat, met behulp 10 van de kijkereenheid 274, gefocusseerd wordt op het gebied r om het licht door een speldegat 276 en de collimator 276 te werpen op de 50$ bundelsplitser 280· Het speldegat 276 dient om de gezichtshoek van de ontvangende telescoop 102 te verkleinen, terwijl de terugkomende signalen maximaal worden gemaakt die naar achteren worden 15 verstrooid vanuit het brongebied binnen de diepte van het aanvaardbare gebied r ten opzichte van die signalen die naar achteren teruggekaatst worden vanuit brongebieden erom heen· He bundelsplitser 280 rioht dan een helft van het aanwezige licht door een banddoor-laatfilter 282, waarbij de doorlaatband aangepast is aan één van de 20 golflengten of en de fotomultiplicator 284 neemt die terug-ge-strooide laserenergie waar die uit het brongebied komt op de afstand r.

In het bovenstaande is gesproken van een acceptatie-diepte (BOA, depth of acceptance) en dit heeft betrekking op een 25 gebied in de ruimte op afstand r waaruit licht wordt verzameld door een ontvanger die scherp gesteld is op afstand r. Be acceptatiediepte wordt gedefinieerd als de afstand plus en minus vanaf het brandpunt van de ontvanger waarop de waarde van de verzamelde lichtenergie daalt tot 1/e van de waarde die opgevangen is in het brandpunt· 50 Be overige 50$ van de lichtbundel uit de splitser 280 gaat door een banddoorlaatfilter 286 waarvan de doorlaatband aangepast is aan de tweede of andere gekozen lasergolflengte, ofwel ofwelTVg, en de terugkerende energie wordt waargenomen door de fotomultiplicator 288* Be teruggekaatste laserenergieuitgangen Λ-j resp* 35 ftg op afstand r, zoals waargenomen door de fotomultiplicator 284 ea 288, zijn dan aanwezig op leidingen 290 resp. 292 om te worden ingevoerd aan de insluitversterker I46·

Be resterende 50$ van de lichtbundel die door de bundelsplitser 270 gaat ondergaat een optische bewerking van hetzelfde 40 type omdat hij gericht wordt door het lenzenstelsel 294 met de kijk- 8105428 -15- eenheid 296; wanneer echter het stelsel 294 ingesteld is op afstand r + £r, wordt het teruggekeerde licht begrensd door de desbetreffende acceptatiediepte. Zo gaat het licht dat naar buiten komt door het speldegat 298 en de collimator 300 door de bundelsplitser 302, waar-5 bij 50$ van de lichtbundel gericht wordt door een banddoorlaatfilter 304» b,v. Δ-j, met energiedetectie door de fotomultiplicator 306 als uitgang op de leiding 308. Se overige 50$ van het licht uit de bundelsplitser 302 wordt door een banddoorlaatfilter 310 gevoerd, bijvoorbeeld^» om te worden waargenomen door een fotomultiplicator 312 10 met signaaluitgang op leidingen 314 near de insluitverstexker 148·

Zo geven de fotomultiplicators 306 en 312 de ontvangen vermogens van de twee las ergolfleng ten Δ-j en vanuit hetzelfde gebied in de ruimte, en wel de acceptatiediepte op afstand r + Ar· De vier opgevangen energieën als uitgangen uit de fotomultiplicators 288, 15 284, 306 en 312 en de ingang naar de insluitversterker 148 worden · dan gebruikt tezamen met bekende en met de hand ingestelde dwarsdoorsneden van ruimtelijk scheidend vermogen en absorptie, en dit is alles wat nodig is om de gemiddelde concentratie te bepalen over de ruimtelijke scheidingscelAr. Deze effektieve constanten zijn 20 bekende grootheden voor een bepaalde bewakingsoperatie.

De fotomultiplicatoruitgangen op leidingen 292, 290, 308, 314 worden aangelegd aan de insluitverstexker 148 die dient als een synchrone detector voor de ontvangen verstrooide signalen.

In de praktijk worden de naar achteren verstrooide signalen perio-25 diek op de fotomultiplicatorbuizen ontvangen met dezelfde frequentie waarmee de acousto-optische modulator I70 de uitgaande laserbundels moduleert. Deze ontvangen signalen met de hakfrequentie van de modulator worden gemengd met een referentiefrequentie die gelijk is aan de hakfrequentie en afgeleid wordt van de pulsgenerator 146 50 die gelijktijdig ook de gekozen frequentie-ingang levert aan de modulatorexcitator 171. Dit garandeert dan dat de gemoduleerde hakfrequentie dezelfde is als de mengfre quentie die toegevoerd aan de insluitversterker 148 alsmede de onderbroken terugkerende laserbundel die naar achteren wordt verstrooid vanuit het water of bron-55 gebied.

De fase tussen de periodiek ontvangen naar achteren verstrooide lasersignalen en de onderbroken referentie-ingang naar de insluitversterker 148 wordt zo ingésteld dat de insluitversterker trappen en maximaal uitgangsvermogen leveren. Uitgangen uit de in- 8105428 -16- sluitversterkers 148 worden dan aangelegd aan het microcomputersy-steem 176 waar ontvangen gegevens gecollationeerd worden met schuif-posities vanuit het snelheids-positiebesturingssysteem (zie fig« 6) zoals aanwezig op de leiding 260· 5 Wederom verwijzend naar fig0 6 worden het aeoustisohe positie systeem 264 en het satellietpositiesysteem 266 periodiek overgedragen naar de bandrecorder 230 van de computer, zodat de plaats van het algetaste gebied bekend is ten opzichte van de coördinaten op aarde· Het inertienavigatiesysteem 262 kan worden gebruikt voor 10 het compenseren van stand, slinger, en rolbewegingen die de onderzeeër ondergaat, en de uitgang uit het inertiesysteem 262 is ook verbonden met het microoomputersysteern I76 om bewegingen van de onderzeeër rechtstreeks te kunnen collationeren met elke aftasting van gegevens· 13 Het HASH systeem kan ook gemakkelijk worden gebruikt in combinatie met het grondsysteem van fluorescentiedetectie, en fig. 8 toont een optisch systeem dat fluorescentie- en HASH onderzoek combineert terwijl drie verschillende brongebieden worden onderzocht tussen de onderzeeër en de waterbodem· Het systeem van fig· 8 20 maakt gebruik van dezelfde aftast- en telescoopinrichtingen als eerder beschreven, omdat de uitgaande laserbundel 180 wordt weerkaatst vanaf het prisma 92 voor aftastdispositie, en ontvangen weerkaatsingen vanaf de aftastspiegel 34 (fig· 6, bundel 64) door telescoop 102 worden gericht zodat ze de terugkerende energiebundel 186 25 vormen· He energie bundel 186 wordt gericht door een 50$ bundelsplit-ser 320 die de bundel naar richting verdeeld, als energiebundel 322 naar het HASH systeem 324, en het resterende gedeelte van de lichtbundel 86 voortgaande als bundel 326 naar het fluorescentie-data-systeem 328.

30 Ia het fluoreseentiesysteem 328 wordt de primaire in- gangsbundel 326 weerkaatst vanaf achtereenvolgende bundelsplitsers 330 en 332, zodat componenten van de lichtbundel ontstaat in de lenzenstelsels 334» 336 en 338· He lenzenstelsels 334, 33<> en 338 zijn allemaal scherp gesteld op een gekozen afstand onder de onderzeeër, 35 bijvoorbeeld 7,5 ai, 15 m, oneindig, of op de zeebodem; instelling op oneindig maakt het mogelijk dat fluorescentiegegevens worden verzameld van de gehele waterkolom waar de laserbundel doorheen gaat, d.WoZe vanaf de bodem van de onderzeeër tot aan de zeebodem.

Gefocusserende uittredende bundels uit de lenzensy- 8105428 -17- s temen 354 tot 358 worden dan gericht door respektieve speldeprik-gaten 340, 342 en 344 en collimators 346, 348 en 350 om te worden gevoerd door banddoorlaatfilters 352, 354 neap· 356, die elk de fluorescentieband van de olie doorlaten in het gebied van 520-560 nm 5 golflengte· Indicaties van de oliefluorescentie worden dan opgevangen door fotomultiplicators 358, 360 resp0 362, waarvan de uitgangen aangelegd worden aan insluitverstexkers 364· Zo functioneert het fluorescentiesysteem 328 van fig· 8 op dezelfde manier als de fluor-escentiesensors in fig. 6, behive dat de uitgangen met fluorescentie-10 gegevens geleverd worden voor drie afzonderlijke scherpstellings-gebieden die bepaald worden door de gebieden van acceptatiediepte die gekozen zijn tussen de onderzeeër en de waterbodem·

De resterende gereflecteerde primaire bundel 322 uit de bundelspliteer 320 wordt gevoerd door een polarisatiebundelsplit-15 eer 366, zodat een uitgang uit een gekruiste polarisatiecomponent 568 geleverd wordt aan een lenzenstelsel 370· Se overblijvende, rechtdoorgaande component 372 wordt dan door een bundelsplitser 374 gevoerd om door de lenzenstelsels 376 en 378 te worden gericht· Se lenzenstelsels 376, 378 en 370 zijn weer scherp gesteld voor ver-20 schillende acceptatiediepten, zodanig dat de scherpstelling van de lenzensystemen bijvoorbeeld kan worden ingesteld op 7,5 1, 15 a en waterkolom· Zoals nog zal worden beschreven* zullen de fotomulti-plicatorcombinaties kijken naar naar achteren verstrooide laserener-gie met in hoofdzaak dezelfde frequentie als de uitgaande laserbun-25 dels, en in dit geval worden twee afzonderlijke laserbundelgolflengten gelijktijdig of afwisselend gebruikt. Zo wordt de dwars gepolariseerde lichteomponent uit het lenzenstelsel 370 gericht door een speldegat 380, collimator :382 en bundelsplitser 384 om te worden gevoerd door banddoorlaatfilters 386 en 388,resp*7\ ^· 30 Se terugkerende naar achteren gerichte laserverstrooi- ing bij de twee lasergolflengten wordt dan waargenomen door de fotomultiplicators 390 resp· 392t waarbij de uitgang wordt geleverd aan de insluitversterkers 364« Se uitgang met dubbele golflengte en dwarspolarisatie maakt het invoeren mogelijk van een depolarisatie-35 niveau als referentie naar het microcomputersysteem 176 (zie fig«7)·

In helder water, vrij van troebeüng, stellen eventueel dwars polarisatie signalen die waargenomen worden door fotomultiplicators 390 en 392 naar achteren verstrooide lasersignalen voor vanaf de oceaanbodem· Se uitgaande gepolariseerde laserbundel wordt gedepolariseerd 40 wanneer hij de zeebodem treft· fotomultiplicators 390 en 392 nemen 8105428 ' -18- het gedepolariseerde (of dwarsgepolariseerde) signaal vaar dat vanaf de zeebodem naar achteren wordt verstrooid,

Lenzenstelsels 376 en 37® worden dan gericht op uit focus van de LASH gegevens omdat ze een celgebied bepalen van be-5 kende afmeting, o£&r, voor onderzoek van beide golflengten 3^ βαλ2 zodat de aanwezigheid kan worden bepaald van olie boven de zeebodem. Lenzenstelsel 37® richt de terugkomende verstrooide laserstraling door een speldegat 394 en de collimator 396 door de bondelsplitser 398 die lichtenergie stuurt door de banddoorlaatfilters 400 en 402 10 voor en ^2° Be Üchtenergie bij golflengten Λ-j en λ g wordt dan waargenomen door de fotomultiplicators 404 en 406, met uitgangen naar de insluitverstexkers 364· Op soortgelijke manier stuurt het lenzenstelsel 378, dat functioneert met het speldegat 408, de colli· mator 410 en de bondelsplitser 412, licht door de banddoorlaatfil-15 ters 414 en 416 voor'^-j en/t>, om te worden waargenomen door de fotomultiplicator 41® reep, 420, Alle fotomultiplicatoruitgangen worden door een versterkersectie van de inslui tvers terkers 364 aangelegd met synchrone uitgangen om te worden gevoerd naar het microcomputer-systeem.

20 ïïiteraard kunnen andere detectieschema*s worden ge bruikt bij het uitvoeren van de grondmethode volgens de uitvinding, Hen kan ook gepulseerde laserbronnen met groter vermogen, of CW-laserbronnen gebruiken, bij onderzoek in ondiep water door af te tasten met energie rechtstreeks vanaf het oppervlaktevaartuig of 25 iets dat daarmee een harde verbinding heeft, Hen vorm van bewaking die het mogelijk maakt om bijna alle elektronische uitrusting aan boord van het bewakingsvoertuig te houden, is het gebruik van transmissie van de bronenergie door middel van een vezeloptische kabel tot aan de plaats onder water, met terugvoeren van indicaties om-30 trent gereflecteerd of fluorescent licht, Hen andere methode van oüedetectie onder de oppervlakte is die waarbij het detectiesysteem zoekt naar Raman-verstrooiing, Hr kan een soortgelijk systeem als het bash systeem van fig, 17 worden gebruikt voor waarneming van Raman-verstrooilng, eenvoudig door verandering van de bandbreedte 35 van de interferentiefilters, zodat golflengten worden omvat van de Raman-banden die geïnduceerd worden in olie of andere stoffen die bij de bewaking onder water worden aangetroffen.

Terwijl de bovenstaande beschrijving primair uitgaat van het gebruik van een CW energiebron, ligt het binnen het kader 40 van de uitvindingsgedachte dat zowel de fluorescentiewaameming als 8105428 -.19- het BASE procédé kunnen worden uitgevoerd met een gepulseerd licht* systeem zoals gebruikt met een geschikte aftaatinrichting, telescoop» vezeloptiek of dergelijke· Bovendien kan de configuratie met coaxiale laser en spiegel» zoals af geheeld» ook zo worden veranderd dat een 5 bron-ontvanginrichting wordt gebruikt die buiten de as staat» en deze wijze van werken kan ba-voordelijk zijn voor het reduceren van achter* grondniveaus en het verkrijgen van fluorescentiegegevens rechtstreeks vanaf de zeebodem·

In het bovenstaande is een werkwijze en een volledige 10 inrichting beschreven voor het uitvoeren van bewaking onder water van geselecteerde oppervlakken van de waterbodem ter bepaling van de aanwezigheid van koolwaterstoffen. Bij het onderzoek van de waterbodem houdt de werkwijze rekening met de mogelijke aanwezigheid van organisch leven en troebeling» die zouden kunnen meedoen bij het 15 aflezen van de aanwezigheid van koolwaterstoffen; mogelijke valse afgelezen waarden worden echter gedifferentieerd zodat de daarop volgende verwerking van gegevens een juiste aflezing mogelijk maakt van de aanwezigheid van koolwaterstof· Be inrichting is gericht op een mogelijkheid om zowel de waterbodem af te tasten als een gekozen 20 kolom tussen de waterbodem en de onderzeeër, en ook boven de onderzeeër en opzij, om daardoor het opsporen mogelijk te maken van koolwaters tofs tromingen en ook de lokatie van specifieke sijpelings-punten op de bodem· Zo kunnen deze werkwijze en inrichting worden gebruikt niet alleen als een werktuig voor het bewaken van veront-25 reiniging en inspectie van pijpleidingen, maar ook in combinatie met seismische onderzoekingsschepen die overeenkomstige stroken bewerken· -Conclusie s- 8105428

Claims

1, Werkwijze voor het waarnemen van de aanwezigheid van koolwaterstoffen in een waterlichaam, met het kenmerk dat de werkwijze omvat: het verplaatsen van een instrumentenplatform door het 5 waterlichaam op een gekozen afstand hoven de waterbodem; het opwekken van liohtenergie en het richten van de lichtenexgie vanuit het instrumentenplatform naar een gekozen gebied binnen het waterliohaam; het waarnemen van geselecteerde, excitatie van fluor-10 escentie die resulteert uit die liohtenergie, en het leveren van een aflezing van gegevens van die fluorescentie-excitaties als een aanwijzing voor de aanwezigheid van koolwaterstof»

2. Werkwijze volgens conclusie 1, ne t het k e n -15 merk dat deze verder omvat het richten van de liohtenergie als een herhalende aftastbundel op de waterbodem dwars ten opzichte van de verplaatsingslijn van het instrumentenplatform·

3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het k kenmerk dat de waamemingsstap omvat het waarnemen van fluor-20 escentie-excitatie aan de waterbodem, en de waarneming van fluor-escentie-excitatie in de waterkolom tussen de waterbodem en het instrumentenplatform·

4· Werkwijze volgens één der conclusies 1-3, me t het kenmerk dat de stap van het opwekken van liohtenergie 25 omvat het bekrachtigen van een laser met een gekozen uitgaande golflengte waardoor in water gesuspendeerde koolwaterstoffen gebracht worden tot fluoresceren·

5· Werkwijze volgens conclusie 4; met het kenmerk dat de detectiestap omvat het detecteren van liohtenergie 30 binnen een gekozen band van golflengten vanaf omstreeks 520 nm tot 560 nm» 6« Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk dat deze verder omvat het waarnemen van naar achteren verstrooide liohtenergie voor het afleiden van een indica-55 tie van de watertroebeling in het gebied van het optreden van fluor- 8105428 -21- escentie. 7» Webwijze volgens conclusie 6, m e t het kenmerk dat naar achteren verstrooide lichtenergie aan de waterbodem wordt waargenomen, en naar achteren verstrooide lichtenergie in de 5 waterkolom tussen die waterbodem en het instrumentenplatform. 8« Werkwijze volgens conclusie 6 of 7» ^ e t het kenmerk, dat de stap van het waarnemen van naar achteren verstrooide lichtenergie omvat het meten van tegengesteld gepolariseerde componenten van die lichtenergie voor het vaststellen van een polari- 10 satieverhouding die een aanwijzing vormt voor de mate van watertroe-beling.

9· Werkwijze voor het waarnemen van de aanwezigheid van koolwaterstoffen in een waterlichaam, met het kenmerk dat de werkwijze omvat: 15 het verplaatsen van een instrumentenplatform door het waterlichaam op een gekozen afstand boven de waterbodem; het opwekken van lichtenergie en het richten van de lichtenergie vanuit het instrumentenplatform naar een gekozen gebied binnen het waterlichaam; 20 het waarnemen van de naar achteren verstrooide licht energie in het gekozen gebied binnen het waterlichaam voor het afleiden van de differentiële absorptie binnen een ruimtelijke scheidings-cel, en het leveren van een gegevensaflezing van die differen- 25 tiele absorptie als een indicatie voor de aanwezigheid van koolwaterstof.

10. Werkwijze volgens conclusie 9>net het kenmerk dat de waarneming omvat het waarnemen van-naar achteren verstrooid licht op de afstand r, het waarnemen van naar achteren ver- 30 strooid licht op de afstand r + £r, en het bepalen van de differentiële absorptie binnen de scheidingscel hr.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk dat deze verder omvat het richten van de lichtenergie als een herhalende aftastbundel op de waterbodem dwars ten opzichte 35 van de verplaatsingslijn van het instrumentenplatform. 12« Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk dat het opwekken van lichtenergie omvat het bekrachtigen van een laser met tenminste éên gekozen uitgaande golflengte 3105428 »*22*» waardoor achterwaartse verstrooiing van koolwaterstoffen bij de invallende golflengte teweeg gebracht wordt# 1?o Werkwijze volgens één der conclusies 9-12, met het kenmerk dat naar achteren verstrooide lichtenergie aan 5 de waterbodem wordt waargenomen, en naar achteren verstrooide lichtenergie in de waterkolom tassen die waterbodem en het instrumentenplatform·

14· Werkwijze voor het waarnemen van de aanwezigheid van koolwaterstoffen binnen een waterlichaam met gebruikmaking van 10 een onderzees instromentenplatform, met het kenmerk dat de werkwijze omvat: het opwekken van een bundel lichtenergie van gekozen golflengte van binnen uit het platform; het herhaaldelijk aftasten met die bundel volgens een 15 in dwarsrichting lopende baan onder het platform; het telescopisch binnen het platform opvangen van het terugkerende licht dat afkomstig is van de aftastbundel die een uitgaande lichtbundel vormt; het bekijken van het van die uitgaande lichtbundel 20 afkomstige terugkerende licht op een eerste velddiepte zodat een eerste uitgangssignaal van gefocusseerd licht wordt verkregen; het gelijktijdig bekijken van het licht dat van de uitgaande lichtbundel terugkeert op een tweede velddiepte zodat een tweede uitgangssignaal ontstaat van gefocusseerd licht, en 25 het leveren van elektrische signaaluitgangen van de eerste en tweede gefocusseerde lichtuitgangen als indicatie voor de aanwezigheid van koolwaterstof. 15# Werkwijze volgens conclusie 14» n e t het k e n m e r k,dat de stappen van het bekijken en gelijktijdig bekijken 30 omvatten het focusseren van de uitgaande lichtbundel op oneindig zodat met de aftasting de gehele waterkolom tot aan de bodem wordt omvat, en het focusseren van de uitgaande lichtbundel op tenminste één gekozen punt tussen de waterbodem en het platform.

16. Werkwijze volgens conclusie 14 of 15, met het 35 kenmerk dat deze verder omvat de stap van het onderzoeken van het eerste uitgangssignaal van gefocusseerd licht binnen een gekozen golflengteband zodat als uitgang een indicatie voor koolwater-stoffluorescentie wordt geleverd, en het onderzoeken van het tweede '8 1 0 5 4 2 8 -23- ' uitgangssignaal van gefocusseerd licht binnen een tweede gekozen golflengteband zodat een indicatie wordt geleverd van achterwaartse verstrooiing van de opgewekte bundel lichtenergie.

17. Werkwijze volgens conclusie conclusie 15» m et 5 het kenmerk dat de stap van het leveren van elektrische signaaluitgangen verder omvat: het onderzoeken van het eerste uitgangssignaal van gefocusseerd licht.binnen een gekozen golflengteband, zodat aan de uitgang een aanwijzing wordt verkregen van koolwaterstoffluorescen-10 tie; het onderzoeken van het tweede uitgangssignaal van gefocusseerd licht binnen de gekozen golflengteband zodat aan de uitgang een tweede indicatie voor koolwaterstoffluorescentie wordt verkregen; 15 het onderzoeken van het eerste uitgangssignaal van gefocusseerd licht binnen een tweede gekozen golflengteband zodat aan de uitgang een indicatie wordt verkregen van achterwaartse verstrooiing van de opgewekte bundel lichtenergie, en het onderzoeken van het tweede uitgangssignaal van 20 gefocusseerd licht binnen de tweede gekozen golflengteband zodat aan de uitgang een tweede indicatie wordt verkregen van achterwaartse verstrooiing van de' opgewekte bundel lichtenergie.

18. Werkwijze volgens conclusie 17» π e t het kenmerk dat de stappen van het onderzoeken van het eerste en 25 tweede uitgangssignaal van gefocusseerd licht binnen de tweede golflengteband, voor het leveren van een indicatie van de achterwaartse verstrooiing van de opgewekte bundel lichtenergie, elk omvatten: het scheiden van de respektieve gefocusseerde licht-uitgangen zodat twee tegengesteld georiënteerde, gepolariseerde 30 lichtuitgangen worden verkregen, en het meten van de tegengesteld gepolariseerde componenten van het uittredende licht om een uitgangsverhouding af te leiden van de ene component ten opzichte van de andere, waardoor een aanwijzing wordt gevormd van de troebeling van water op de betreffende 35 acceptatiediepte.

19. Werkwijze volgens Sén der conclusies 14-18, met het kenmerk dat de stap van het leveren van elektrische signaaluitgangen omvat: het waarnemen van de naar achteren verstrooide licht- 8105428 i „ -24- energie van het eerste uitgangssignaal van gefocusseerd licht; het waarnemen van de naar achteren verstrooide licht-energie van het tweede uitgangssignaal van gefocusseerd licht, en het afleiden van de gedifferentiele absorptie binnen de 5 differentiële velddiepte.

20. Werkwijze volgens conclusie 19» m e t het kenmerk dat het eerste uitgangssignaal van gefocusseerd licht wordt waargenomen op de afstand r, het tweede op de afstand r + £r, en dat de differentiële absorptie wordt afgeleid voor de scheidings- 10 cel Ar.

21. Stelsel voor het onder water detecteren van koolwaterstof subs tan ties, met het kenmerk dat het stelsel omvat: een onderzees platform; 15 middelen voor het opwekken van een lichtbundel aan boord van dat platform; middelen voor het aftasten en opvangen van reflecties van die lichtbundel langs een in dwarsrichting gaande gebogen sector beneden het platform; 20 teleseoopmiddelen binnen het platform waardoor de re flecties van de lichtbundel worden opgevangen zodat een uitgaande lichtbundel wordt geleverd; lensmiddelen die deze uitgaande lichtbundel opvangen en gefocusseerd zijn zodat licht wordt geprojecteerd van gekozen accep- 25 tatiediepten, en foto-elektrische middelen die het geprojecteerde licht ontvangen en een elektrisch uitgangssignaal opwekken dat een indicatie is van de aanwezigheid van koolwaterstof.

22. Stelsel volgens conclusie 21, m e t het 50 kenmerk dat de lensmiddelen omvat: eerste lensmiddelen die een eerste lichtuitgang van een gekozen acceptatiediepte projecteren, en tweede lensmiddelen die een tweede lichtuitgang van een gekozen andere acceptatiediepte projecteren.

23. Stelsel volgens conclusie 21 of 22, m e t het kenmerk dat de foto-elektrische middelen omvatten middelen die fluorescentie waarnemen binnen een gekozen golflengteband van de eerste en de tweede lichtuitgangen. 8105428 -25-

24. Stelsel volgens conclusie 21 of 22, met het kenmerk dat foto-elektrische middelen omvatten middelen die naar achteren verstrooide energie waarnemen van de lichtbundel met gekozen golflengte van de eerste en de tweede lichtuitgangen. 5 25« Stelsel volgens conclusie 21 of 22, met het kenmerk dat de foto-elektrische middelen omvatten middelen die orthogonale polarisatiecomponenten waarnemen van naar achteren verstrooide energie van de lichtbundel van het geprojecteerde licht#

26. Stelsel volgens één der conclusies 21-24« met 10 het kenmerk dat de foto-elektrische middelen verder omvatten middelen die orthogonale polarisatiecomponenten waarnemen van naar achteren verstrooide energie van de lichtbundel van de eerste en de tweede uitgang.

27· Stelsel volgens één der conclusies 21-26, met 15 het kenmerk dat de middelen voor het opwekken van een lichtbundel een laser omvatten met een gekozen uitgangsgolflengte waardoor in water gesuspendeerde koolwaterstoffen tot fluorescentie worden gebracht.

28. Stelsel volgens conclusie 27, m e t het 20 kenmerk dat de foto-elektrische middelen omvatten middelen voor het waarnemen van lichtenergie binnen een gekozen band van golflengten van omstreeks 520 nm tot 560 nm. 8105428