水面油膜厚度及油品特性的白光干涉测量研究

【摘要】：长期以来,对油品特性及油膜厚度的测量一直是一个重要的研究课题。尤其,这种技术在化学分析、石油勘探、工业控制、环境保护等领域有广泛的应用。但是,各种测量方法或多或少受某些不确定因素的限制,总是不能获得令人满意的结果。 近些年发展起来一种以白光干涉原理为基础,对绝对位置进行测量的光纤传感技术。该技术采用宽谱光源(几十纳米),其相干长度仅几十微米,可以获得很窄的干涉包络。这种白光干涉技术可以实现状态量的绝对位置测量,而且具有操作方便,测量范围大,精度高,非接触等优点。 本文基于迈克尔逊干涉原理,通过扫描白光干涉装置对不同油品在水面形成的油膜的特性进行了测量和分析。这种技术不仅可以测量附着在水表面上的油膜厚度,而且可以鉴别附着在水表面上的油品的类型。本文最重要的工作是发现油水界面有反射,而且即使在光穿过油品遭受很强的散射的情况下,从油水界面反射回来的光也足够与参考光形成干涉包络。这样,从油膜表面反射回来的光和从油水界面反射回来的光就会各自与参考光形成干涉包络。通过理论计算和实验分析这两个干涉包络的峰值比,发现并提出了一种新的油品鉴定方法。实验结果表明,即使这种方法具有光强依赖性,但是光强的浮动对实验结果影响非常小。