SU1010461A1 - Способ измерени толщины нефт ной пленки на поверхности воды (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Способ измерений тошаины нефт ной пленки на шжерхности воды, Заключающийс  в том, что берут пробу загр зненной воды, покрывают вод ным конденсатом внутреннюю поверхность редуктора , погружают редуктор в пробу, отлича ющ и:йс  тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности измерени  нефт ных пленок толщиной менее 10 мкм, перед погружением редуктора в пробу направл ют на нефт вную пленку оптический луч, при погружении редуктора в пробу измер ют максимальную и минимальную интенсивности отраженного от поверхности нефт ной пленки луча, отмечают два сечени  редуктора , соответствующие максимальной и минимальной интенсивност м этого отраженного луча, соответствующие двум экстремальным значени м интенсивности отраженного луча, заканчивают погружение послеполучени  второго экстремального значени  и наход т толщину нефт ной пленки,по формуле л JLa -К/ Т1 So/5, ,- -О -t где Д. - длина вол mi .оптического луча; ц - показатель преп(Ж(лени  нефти, величина которого определ етс  соотношением максимальной и минимальной интенсивностей отраженного луча; К - множитель кратности, определ емый отношением сечений редуктора , соответствующих первому и второму экстремальным - значени м-ивтенсивностей отраженного луча; BO - сечение редуктора, с которого начинают его погружение; 5 - сечение редуктора, соответст-. вующее первому экстремальному значению инте ивностй отраженного луча. 2. Способ измерени  толщины нефт  ной пленки на поверхности воды, заключиющийс  в том, что берут пробу загр знев;ной воды, покрывают вод ным конденсатом .внутреннюю поверхность редуктора, Погружают, редуктор в пробу,- о т л и - 1ч а ю щ и и с   тем, что, с целью 4i повышени  чувствительности и точности Од иэмеренн  пленок толщиной менее О,1 мкм, направл ют на нефт ную пленку в редук1 торе оптический луч, погружают редуктор в пробу до увеличени  тотцины пленки в KWX-10 раз, измер ют соот1аетсгву1ощее сечение .S редуктора в интенсивность луча, отраженного от чистой водной ш верхности , и наход т тогацину Ь нефт ной пленки по формтпе /S, мокс

Description

где Vi топшива нефт ной пленки в

сечении 9% редуктора, опре- деп ема  соотношением и тенсивнойтей лучей, отраженных соответственно пленкой в сечении S редуктора н водной поверхностью; MQKC максимальное сечение редуктора.

1

Изобретение относитс  к измерительно технике и может быть использовано, в частности, дл  измерени  толщины нефт ной пленки на поверхности воды при создании устройств, предназначенных дл  измерени  объема пролитой в море нефти с борта судна.

Наиболее близким к изобретению по Технической сущности  вл етс  способ измерени  толщины нефт ной пленки на поверхности воды, заключающийс  в том, что берут пробу загр зненной воды, покрывают вод ным конденсатом внутреннюю поверхность редуктора, погружают редуктор в )бу 1J .

Недостатками известного способа  вл ютс  низкие точность измерени  толщин тонких, менее 1 мкм, пленок, которые однако часто встречаютс  на поверхности водоемов, так как при сильном сжатии в пленку попадают частички пыли вз воздуха , капельки воды и т.п., а также чу&ствительность (минимальна  толщина пленки составл ет 0,2 мкм) из-за высокой в зкости нефти (нефть не проходит в цилиндрическую часть редуктора, если внутренний д-иаметр трубки менее 1,52 мм).

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности измерени  нефт ных пленок толщиной менее 10 мкм.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что перед погружении редуктора в пробу направл ют ва нефт ную пленку оптичесхи луч, при погружении редуктора в пробу измер ют максимальную и минимальную интенсивности отраженного от поверхност нефт ной пленки луча. Отмечают два сечени  редуктора, соответствующие максимальной и минимальной интенсивност м этого отраженного луча, соответствующие двум экстремальным значени м И1 тенсивности отраженного луча, заканчивают погружение после получени  второго экстремального значени  и наход т тол« щину нефт ной пленки, по формуле

. (1

I.-

где JL - длина волны оптического луча;

показатель преломлени  нефгв, величина которого определ етс  отношением максимальной и минимальной и тенсивностей отраженного луча;

К - множитель кратности, определ емый отношением сеченш редуктора, соответствующих перврлу и второму экстремальны1«4 f3Ha4eHBHM йнтенсивностей отраженного луча;

Q - сечение редуктора, с которохчэ начинают егю погружение;

. - сечение редуктора, соответствующее первому экстремальному значению интенсивности отраженного луча.

Первый вариант способа осуществл етс  при толщине пленки, сравнимой с

Л/4 Игв том случае, когда толщина пленки f)jL/4 И., нельз  достичь указанной цели ло первому варианту, так как нефть перестает существовать в пленочном состо нии раньше, чем интенсивность отраженного луча в процессе увеличени  толщины плети достигнет первого максимум ( при утолщении пленки более, чем в 10 раз нефть скачкообразно переходит из пленки в комочек или веточку нефти).

По второму варианту поставленна  цель достигаетс  тем, что направл ют на пленку нефти в редукторе оптртесквй луч погружают редуктор в пробу до увеличени  толщины пленки в раз, измер ют соответствунлцее значение S редуктора и ивтенсивность луча, отраженного от, чистой водной поверхности, н наход г толщину нефт ной плеаси ш формуле 1

макс1%

где 1)3 - толщина нефт ной ппенки в се чении 5з редуктора, определ ема  отнощевием ввтевсиввостей лучей, отраженных соответствевно плевццЗ в сечении 6i редуктора и чистой водтой поверхвостью;

Sfuvavcc максимальное сечение редуктора. На чертеже взображеца принципиальна схема устройства дп  осуществлени  способа измерени  толшины нефт ной плевки на поверхности воды. Устройство содержит корпус 1 с. пробой воды с пленкой нефти, редуктор 2 с шкалой 3, испаритель 4, источник 5 луча фотопри0«4вик 6 и регистратор 7. Предлагаемый способ согласно первом варианту ооуществл етс  следующим обрааам . Берут в корпус 1 пробу водь1, перед . погружением в нее редуктора 2 покрываю внутреннюю поверхность редуктора вод ным конденсатом, подержав редуктор несколько секунд над испарителем 4, облучают пленку нефти лучом источника 5, фотопри л НИКОМ 6 принимают и преобразу ют в сигнал отраженный луч, сигнал фото приемника регистрируют регистратором 7 и аапоминают его величину I. Погружают редуктор 2 в пробу, в момент по влени  максимальнотч) сигнала в регистраторе 7 отмечают величину сечени  6 редуктор по шкале 3, соответствующего первЬму наблюдаемому экстремальному значению интенсивности отраженного луча. Погруже ние продолжают до получени  второго экстремального значени  по шкале 3 редуктора , наход т соответствующее ему значение сечени  | 2. При погружении редуктора измер ют по регистратору 7 минимальное и максимальное значени  сш налов фотоприемника жениё заканчивают поОле получени  на регистраторе второго экстремального значени . Наход т отношение Ig oKt/I ммм ® уему с помощью расчетной кривой, наход  показатель преломлени  Нефти ria.. наход т отноше ше 6/i/Sa., по немзг с помощью ртсчетных кривых наход т величину , жител  кратности К и затем по формуле (1) наход т толщину пленки . Предлагаемый способ по второму вариан ту осуществл етс  следующим образом. , Берут в корпус 1 пробу воды перед погружением в нее редуктора 2, покрывают внутреннюю поверхность редуктора 2 вод ным конденсатом, подержав редуктор несколько секунд над испарителем 4, облучают олевку нефти пучам источника 5, фотоприемником 6 принимают и преобразуют в сигнал отраженный луч; сигнал фотоприемнвка регистрируют регистратором 7. Погружа  редуктор в пробу, увеличивают толщину пленки, отмечают рост сигнала фотоприемника и отсутствие максимального значени  его величины. При MQKt/S9 l-.-lO, .-максрн ;Мальное сечение редуктора; §.3 - сечение редуктора, соответствующее плевке, увеличенной в 1-10 раз по толщине, измер ют сигнал I. Погружениередуктора 2 заканчивают, когда нефть перестанет существовать в пленочном состо нии. Иэ мер ют сигнал соответствующий отражению луча от чистой водной поверхности . Наход т толщину li плевки по формуле (2). Следует отметить, что борт нефти или нефтепродукта мало сказываетс  ва погрешность измерени  толщины плбвки, если длина волны луча находитс  в видй мой части спектра. Например, т длине .. волны излучени  He-N$ лааера все сорта нефти и нефтепродукты имеют показатели преломлени , лежащие в узком диапазоне 1,47-1,55 при наиболее веро тном значении 1,51. Расчет показывает, что если прин ть HI. 1,51, при этом в резульгтате измерени  вноситс  погрешность, не превышакшш  10% (второй варш1нт способа). В первсал варианте способа целесообразно уточн ть значение И по значени м сигнала в максимуме и минимуме, отражени , если на их величины не вли ет поглощение шлучени  в пленке (при толщине пленки менее 5 мкм). Если поглощение в пленке нефти играет заметвую роль, т.е. сигналы в соседчих максимумах различаютс , целесообразно прин ть Ио рав вым наиболее вероатвсму его значению ва данной длине волны по литературным данным. Процесс измерени  можво вестн как при увеличении, так и умевьшеиЕси толщвны пленки реду1(тором 2. Первый путь сэтедует использовать дл  более пленок, толщиной мевее 1 мкм, вторЫ1 дл  более толстых пленок толщиной 1 - 10 мкм. В первом случае вачальвое сечение редуктора равно его максвмальBcxxiy . значению, а во втором случае начальное сечение редуктора равво его мси вимальному звачевию. Максимальна  толщина пленки, измер ема  предлагаемым способом, ооставл  ет пор дка 1О-2О мкм, так как в плевках большейтолщивы ивте)феревпиовва  картина становитс  вечеткой в&однородностн плевки по толщиве в пределах облучав дого п тва н потощеви  вэп чени  в пленке. Минимальна  трлщвпш пленки составп ет величину сюр дка О,OS , Х/4 И, при этсы сшгаап фотогфвемвшса шхше утолв чеви  толщвш);.в предепьвое чвсло раз (пор дка 1О) составл ет 0,5 IMQKC (ю. длине волны О,63 мкм минимальна  тогьщвна плешсв, измер ема  данным методом , равна О,ОО5 мкм). Более тонких roie«ж  а певерхносги водоемов практически не существует. 10 61 Предлагаемый способ легко реализую етс  на основе серийно выпускаемых источников и фотоприемников оптического излучени , нмеет небольшую стоимость и.малое энергопотребление.

Claims (2)

1. Способ измерения толщины нефтяной пленки на поверхности воды, Заключающийся в том, что берут пробу загрязненной воды, покрывают водяным конденсатом внутреннюю поверхность редуктора, погружают редуктор в пробу, отличающ ий с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения нефтяных пленок толщиной менее 10 мкм, перед погружением редуктора в пробу направляют на нефтя»* ную пленку оптический луч, при погружении редуктора в пробу измеряют максимальную и минимальную интенсивности отраженного от поверхности нефтяной пленки луча, отмечают два сечения редуктора, соответствующие максимальной и минимальной интенсивностям этого отраженного луча, соответствующие двум экстремальным значениям интенсивности отраженного луча, заканчивают погружение после·получения второго экстремального значения и находят толщину нефтяной пленки ^по формуле j _ * I 4и<ь λ, ' где jc . - длина волны .оптического луча; показатель преломления нефти, величина которого определяется соотношением максимальной и минимальной интенсивностей отраженного луча;

К - множитель кратности, определяемый отношением сечений редуктора, соответствующих первому и второму экстремальным - значениям_? интенсивностей отраженного луча;

5_О - сечение редуктора, с которого начинают его погружение;

6^- сечение редуктора, соответст-. вующее первому экстремальному значению интенсивности отраженного луча. ‘ ^s

2. Способ измерения толщины нефтяной пленки на поверхности вады, заключающийся в том, что берут пробу загрязненной воды, покрывают водяным конденсатом .внутреннюю поверхность редуктора, 'погружают, редуктор в пробу,· отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения пленок толщиной менее 0,1 мкм, направляют на ’ нефтяную пленку в редук# торе оптический луч, погружают редуктор в пробу до увеличения толщины пленки в 1<И<10 раз, измеряют соответствующее сечение $ редуктора н интенсивность луча, отраженного от чистой водной по- * верхности, и находят толщину й нефтяной пленки по формуле

5_MOKC/S%

1010401 где - толщина нефтяной пленки в сечении 9¾ редуктора, опре- \ целяемая соотношением интенсивностей лучей, отраженных соответственно пленкой в сечении 5¾ редуктора и чистой водной поверхностью; 5_МаКс- максимальное сечение редуктора.