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基于荧光光谱的轻质油乳化物油水比估测研究
1
作者
袁丽
王立彬
焦慧慧
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期1852-1857,共6页
海面溢油在其风化迁移过程中,会形成不同溢油乳化物,对海洋环境造成极大危害。科学量化溢油乳化物,有助于溢油污染应急处理和灾损评估。已有对溢油乳化物展开的研究由于缺乏系统的实验数据、理化与光学参数,尚不清楚不同类型油水乳化物...
海面溢油在其风化迁移过程中,会形成不同溢油乳化物,对海洋环境造成极大危害。科学量化溢油乳化物,有助于溢油污染应急处理和灾损评估。已有对溢油乳化物展开的研究由于缺乏系统的实验数据、理化与光学参数,尚不清楚不同类型油水乳化物的精细光谱响应特征与变化规律,无法给出不同类型溢油乳化物光谱与海水表层油水比的数据关系。通过轻质油乳化物的室内实验,采用激光诱导荧光技术手段,从不同类型,不同表层油水比的溢油乳化物荧光光谱响应差异和变化规律入手,以乳化柴油相关数据作建模样本,乳化煤油相关数据作验证样本,开展统计分析,并分别设计了油包水、水包油两种类型下的表层油水比估测模型。数据处理过程中,为了消除LIF系统本身对接收到的荧光信号强度的影响,利用水的拉曼散射信号对乳化液的荧光信号进行归一化处理,将两者的比值作为后续的分析数据。具体数据研究表明:油包水型乳化溢油的荧光峰值对数和表层含水率对数之间可建立非线性回归模型;水包油型乳化溢油的荧光峰值和表层含水率之间也可建立非线性回归模型。非线性拟合相关系数均在0.9以上,即模型具有较高质量,且模型中的实际系数依赖于不同油种,不同的特征荧光峰。由此可见,不同乳化油种的不同特征荧光峰与表层油水比之间虽具有相同的变化趋势,但变化的程度有所不同。在此基础上,采用参数查找表的方式,建立了轻质油乳化物油水比的估测方法,可根据荧光相对强度最后反演得到表层油水比。该方法在一定程度上可对海面轻质油乳化物实现有效量化,为将来海面溢油乳化物更加实时准确的定量分析提供理论基础和依据,也为海面溢油污染应急处理提供技术参考,因此具有重要研究意义和实用价值。
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关键词
荧光光谱
乳化溢油
乳化物油水比
油包水
水包油
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职称材料
收发共轴LIF系统海面乳化溢油探测与仿真研究
2
作者
李军
孔德明
+3 位作者
张晓丹
马勤勇
孔德瀚
孔令富
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期592-597,共6页
海面溢油污染是常见的海洋污染之一,通常以未乳化、乳化等风化状态存在,其中乳化阶段对海洋危害更加显著。因此,快速监测海面溢油信息,准确识别并评估乳化溢油污染对溢油应急处理和生态环境保护具有重要意义。激光诱导荧光(LIF)是目前...
海面溢油污染是常见的海洋污染之一,通常以未乳化、乳化等风化状态存在,其中乳化阶段对海洋危害更加显著。因此,快速监测海面溢油信息,准确识别并评估乳化溢油污染对溢油应急处理和生态环境保护具有重要意义。激光诱导荧光(LIF)是目前有效的海面溢油探测技术之一。LIF探测系统可分为收发共轴和非共轴形式。有关收发共轴LIF系统对海面乳化溢油探测的研究较少,利用Mie散射理论计算得到溢油乳化液的吸收系数、散射系数等光学参数,建立蒙特卡罗光子传输模型对乳化溢油进行双向反射再辐射分布函数(bidirectional reflectance and reradiation distribution function,BRRDF)的仿真研究。分析浓度、厚度、油种多参数下乳化溢油的f_(BRRDF) cos^(2)θ与发射接收角度的关系,进而得到基于收发共轴LIF系统海面乳化溢油探测的适宜条件。结果表明,f _(BRRDF) cos^(2)θ与发射接收方位角无关,但受发射接收天顶角的影响较大,各参数下乳化溢油的f_(BRRDF) cos^(2)θ其变化规律具有一定差异性。重质油包水和低浓度水包油的f_(BRRDF) cos^(2)θ对天顶角的变化更敏感,轻质油包水和高浓度水包油的f_(BRRDF) cos^(2)θ对较小角度(0°~45°)不敏感,之后迅速下降。因此基于收发共轴LIF系统对海面乳化溢油进行探测时,发射接收天顶角在0°~45°范围内为宜,其中在0°处系统可接收到最大光功率。另外,为验证仿真正确性,利用实验室LIF系统对乳化溢油进行收发共轴式测量荧光光谱,发现此与仿真结果具有一致性趋势。
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关键词
激光诱导荧光
乳化溢油
收发共轴
双向反射再辐射分布函数
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职称材料
题名
基于荧光光谱的轻质油乳化物油水比估测研究
1
作者
袁丽
王立彬
焦慧慧
机构
燕山大学信息科学与工程学院
燕山大学里仁学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期1852-1857,共6页
基金
国家科技重大专项(2017ZX05019001-011)资助。
文摘
海面溢油在其风化迁移过程中,会形成不同溢油乳化物,对海洋环境造成极大危害。科学量化溢油乳化物,有助于溢油污染应急处理和灾损评估。已有对溢油乳化物展开的研究由于缺乏系统的实验数据、理化与光学参数,尚不清楚不同类型油水乳化物的精细光谱响应特征与变化规律,无法给出不同类型溢油乳化物光谱与海水表层油水比的数据关系。通过轻质油乳化物的室内实验,采用激光诱导荧光技术手段,从不同类型,不同表层油水比的溢油乳化物荧光光谱响应差异和变化规律入手,以乳化柴油相关数据作建模样本,乳化煤油相关数据作验证样本,开展统计分析,并分别设计了油包水、水包油两种类型下的表层油水比估测模型。数据处理过程中,为了消除LIF系统本身对接收到的荧光信号强度的影响,利用水的拉曼散射信号对乳化液的荧光信号进行归一化处理,将两者的比值作为后续的分析数据。具体数据研究表明:油包水型乳化溢油的荧光峰值对数和表层含水率对数之间可建立非线性回归模型;水包油型乳化溢油的荧光峰值和表层含水率之间也可建立非线性回归模型。非线性拟合相关系数均在0.9以上,即模型具有较高质量,且模型中的实际系数依赖于不同油种,不同的特征荧光峰。由此可见,不同乳化油种的不同特征荧光峰与表层油水比之间虽具有相同的变化趋势,但变化的程度有所不同。在此基础上,采用参数查找表的方式,建立了轻质油乳化物油水比的估测方法,可根据荧光相对强度最后反演得到表层油水比。该方法在一定程度上可对海面轻质油乳化物实现有效量化,为将来海面溢油乳化物更加实时准确的定量分析提供理论基础和依据,也为海面溢油污染应急处理提供技术参考,因此具有重要研究意义和实用价值。
关键词
荧光光谱
乳化溢油
乳化物油水比
油包水
水包油
Keywords
Fluorescence
spectrum
emulsified
oil
spill
oil
water
ratio
of
the
emulsion
Water
in
oil
oil
in
water
分类号
O433.3 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
收发共轴LIF系统海面乳化溢油探测与仿真研究
2
作者
李军
孔德明
张晓丹
马勤勇
孔德瀚
孔令富
机构
燕山大学信息科学与工程学院
燕山大学电气工程学院
河北环境工程学院信息工程系
大庆油田测试技术服务分公司监测技术研发制造中心
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期592-597,共6页
基金
国家自然科学基金项目(62173289)
河北省自然科学基金青年科学基金项目(F2019203526)资助。
文摘
海面溢油污染是常见的海洋污染之一,通常以未乳化、乳化等风化状态存在,其中乳化阶段对海洋危害更加显著。因此,快速监测海面溢油信息,准确识别并评估乳化溢油污染对溢油应急处理和生态环境保护具有重要意义。激光诱导荧光(LIF)是目前有效的海面溢油探测技术之一。LIF探测系统可分为收发共轴和非共轴形式。有关收发共轴LIF系统对海面乳化溢油探测的研究较少,利用Mie散射理论计算得到溢油乳化液的吸收系数、散射系数等光学参数,建立蒙特卡罗光子传输模型对乳化溢油进行双向反射再辐射分布函数(bidirectional reflectance and reradiation distribution function,BRRDF)的仿真研究。分析浓度、厚度、油种多参数下乳化溢油的f_(BRRDF) cos^(2)θ与发射接收角度的关系,进而得到基于收发共轴LIF系统海面乳化溢油探测的适宜条件。结果表明,f _(BRRDF) cos^(2)θ与发射接收方位角无关,但受发射接收天顶角的影响较大,各参数下乳化溢油的f_(BRRDF) cos^(2)θ其变化规律具有一定差异性。重质油包水和低浓度水包油的f_(BRRDF) cos^(2)θ对天顶角的变化更敏感,轻质油包水和高浓度水包油的f_(BRRDF) cos^(2)θ对较小角度(0°~45°)不敏感,之后迅速下降。因此基于收发共轴LIF系统对海面乳化溢油进行探测时,发射接收天顶角在0°~45°范围内为宜,其中在0°处系统可接收到最大光功率。另外,为验证仿真正确性,利用实验室LIF系统对乳化溢油进行收发共轴式测量荧光光谱,发现此与仿真结果具有一致性趋势。
关键词
激光诱导荧光
乳化溢油
收发共轴
双向反射再辐射分布函数
Keywords
Laser
induced
fluorescence
emulsified
oil
spill
Coaxial
transceiver
Bidirectional
reflectance
and
reradiation
distribution
function
分类号
O433.2 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于荧光光谱的轻质油乳化物油水比估测研究
袁丽
王立彬
焦慧慧
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
0
下载PDF
职称材料
2
收发共轴LIF系统海面乳化溢油探测与仿真研究
李军
孔德明
张晓丹
马勤勇
孔德瀚
孔令富
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
下载PDF
职称材料
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