用于海上油膜厚度测量的激光光强调节装置设计

针对海上溢油油膜厚度测量浮标在实际海试过程中出现的海水浊度影响测量结果的情况,设计开发了适用于差分激光三角法油膜厚度测量的激光光强调节装置.该装置的设计指标为调节时间小于400 ms,超调量小于10%,可应用于浊度0～100 NTU的水中.首先基于单色光束在不同浊度水中传播的衰减规律,建立了差分激光三角法油膜厚度测量系统的控制模型.然后为了保证在不同浊度的海水中电荷耦合元件(CCD)接收到的光强保持稳定,提出了一种基于比例积分校正的鲁棒激光光强调节器设计方法.该方法利用根轨迹根增益与复平面上点实部、虚部的关系来选择调节器的增益,并利用积分环节使得稳态误差为零.最后进行了仿真实验和标准浊度液中的实验.仿真实验表明:在不同光强衰减率下激光光强调节装置都能使CCD接收到的光强保持稳定,且超调量、调节时间等指标都能满足设计要求.在不同标准浊度液中进行的测量实验表明,CCD成像质量较好且未随浊度改变而发生明显变化,证明了该激光光强调节装置的有效性.