激光击穿油水界面的等离子体空间分布特性研究

摘要：

油水分离技术对水资源的治理和环境的改善非常重要,油水界面特性检测是该技术的关键要求之一.本文提出了采用激光等离子体光谱法进行油水界面探测的方法,并进行了理论研究和验证.本文实验研究了等离子体电子温度和电子密度的空间分布特性,并结合激光聚焦特性,提出了激光等离子体空间分布的半椭球模型;采用激光诱导等离子体光谱法,基于元素发光特性差异,对油水界面的位置进行了判定;结合谱线强度与元素浓度的对应关系,基于半椭球模型得到特征谱线强度与元素个数关系式;进一步对特征元素强度比值和油膜厚度关系进行了研究,实现了不同厚度油层的光谱测量.本文分析了C和H元素的自吸收效应随油膜厚度的变化规律,验证了采用检测光谱信号的特征元素相对强度比对油膜厚度直接判断的合理性.根据谱线强度比和油厚的散点分布,以及仿真曲线,本文得到实验误差随油厚的变化规律,并且相对误差总体小于20％,这也验证了该方法的可靠性.

关键词：油水界面、激光诱导击穿光谱、半椭球模型、电子温度、电子密度、自吸收

所属期刊栏目：50

资助基金：国家自然科学基金;四川省重点研发计划

在线出版日期：2020-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：95-103