差分激光三角法油膜厚度测量传感器的测量范围与精度分析

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1、第46卷第11期天津大学学报(自然科学与工程技术版)Vb1．46N0．112013年11月JournalofTianjinUniversity(ScienceandTechnology)NOV．2013D0I10．11784／tdxb2013l1O8差分激光三角法油膜厚度测量传感器的测量范围与精度分析吴L2，吕且妮一，陈曦。，葛宝臻，(1．天津大学精密仪器与光电子_T程学院，天津300072；2．光电信息技术教育部重点实验室，天津300072；3．天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)摘要：针对所研制的海面溢油油膜厚度测量传感器的测量范围和精度进行了研

2、究．在分析基于垂直入射差分激光三角法油膜厚度测量原理的基础上，分别采用厚度0．1mm的塞尺和10mm的陶瓷量块对传感器的测量上下限进行了验证，并采用厚度为1—10mm的0级陶瓷量块对传感器进行了精度测量和分析．结果表明，所研制的油膜厚度测量传感器的范围为0．1～10mm．测量相对误差小于1％关键词：激光三角法；垂直入射；油膜厚度；测量范同；精度中图分类号：TH741文献标志码：A文章编号：0493—2137(2013)11-0998—05AnalysisonMeasurementRangeandPrecisionoftheOilFilmThicknessMeas

3、urementSensorBasedonDifferentialLaserTrigonometryWuDi一，LtiQieni一，ChenXi，GeBaozhen，(1．SchoolofPrecisionInstrumentandOpto—ElectronicsEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．KeyLaboratoryofOpto—ElectronicsInformationTechnology，MinistryofEducation，Tianjin300072，China；3．School

4、ofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Therangeandprecisionofthemeasurementofthenewly—developedseaoilfilmthicknessmeasurementsensorwasstudied．Basedonanalyzingtheprincipleofoilfilmthicknessmethodwithverticalincidencediferentiallasertrigonom

5、etry．themeasureablethicknessrangewasobtainedusing0．1mmfeelergaugeand10mmceramicblockgauge，andthemeasurementprecisionwasobtainedusing1～10mmblockgauges．Theexperimentsresultsshowthatthemeasurementrangeofoilfilmthicknessmeasurementsensoris0．1～10mm，andtherelativeerrorislessthan1％．Keywords

6、：lasertrigonometry；verticalincidence；oilfilmthickness；measurementrange；precision海上溢油污染已成为海洋主要污染源之一，油膜制了基于垂直入射的差分激光三角法的油膜厚度测厚度是估算溢油量的关键参数．目前提出的油膜厚量传感器系统样机．其原理是采用双激光三角测距度测量方法主要有两类，一类是建立溢油扩展数学模系统，2个激光器发的激光束分别垂直照射海面溢型，利用模型来估算油膜的厚度Il；另一类是基于电油油膜的上下表面，根据像移大小和成像系统的结构学法[引、声学法[引、微波法[J和光学法[5-13

7、1等测量原理参数，可同时得到这一上下2个表面的离面位移，通得到油膜厚度，其中的光学方法主要有荧光诱导过相减即可得到被测油膜厚度．该测量系统样机设法-、干涉法一、全息干涉法[。和激光三角法[10-14】计要求为测量范围0．1～l01Tim，测量相对误差小于等．针对海面溢油油膜会随海水波动的特点，笔者研1％．收稿日期：2013．04．02；修回日期：2013．08．23．基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2008AA09Z115)；国家自然科学基金资助项日(40876050)作者简介：吴顷(1985一)，男，博士研究生，wdl01101@126

8、．tom．通讯作者：葛宝