摘 要

本文探讨了微波对海上油膜的反射作用，通过对油膜对微波反射规律的研究，得出油膜随微波反射率的变化而变化的规律，将这一规律运用在微波传感器监测海上油污的方案上，这对我国的沿海油污监测具有重要意义。

本文的研究分为三个部分，首先研究油膜的反射特性，对不同厚度的油膜分别用8.5mm和3.2cm的微波进行研究，让油膜从0.5mm逐渐加厚到1.25cm在油膜厚度不断变化过程中，得到了一条随油膜厚度增加而反射率不断变化的曲线，该曲线表明越厚的油膜其反射率越大。由此可以得出微波可用于监测油污的结论；然后是研究油污传感器的结构和工作原理，较详细的阐明了传感器产生微波和接收微波的工作原理，并提出油污监测的合理化方案；最后是对油污传感器的信号的分析，研究了将模拟信号数字化的方法，并通过仿真验证了方法的可行性。

研究结果表明，微波在监视海上油污上表现能力优异，油污传感器监视海上油污的方案合理可行，对传感器信号的数字化处理较好，方便计算机对信号进行分析和监控。

本文特色是对微波传感器中的微波振荡器和微波检测器的工作原理研究以及微波信号数字化的研究。

关键词：微波;传感器;油膜反射;微波检测;信号处理

Abstract

This paper discusses the microwave reflection effect of offshore oil film, based on the research of the oil film on the microwave reflection law, it is concluded that the oil film changes over microwave reflectivity and apply the law on the scheme of microwave sensor monitoring oil pollution at sea, the coastal pollution monitoring is of great significance to our country.

Research of this paper is divided into three parts, the first reflection characteristics of the oil film are studied, for different thickness of oil film with 8.5 mm and 3.2 cm respectively to study the microwave, let the oil film is gradually increasing from 0.5 mm to 0.5 cm in the process of changing the oil film thickness, got a reflectivity with the increase of oil film thickness changing curve, the curve shows that the more the greater the thickness of oil film its reflectivity. This can come to the conclusion that microwave can be used in monitoring oil pollution; And then study the structure and working principle of the oil sensor, were expounded in detail to produce microwave and receive the working principle of the microwave and proposed the rationalization of the oil monitoring plan; The last is the analysis of oil pollution of the sensor signal, the digital to analog signals method, and the feasibility of the method is validated by simulation.

The research results show that microwave performance ability is excellent on monitoring oil pollution at sea, oil pollution sensors monitor the Marine oil pollution scheme is feasible, the sensor signal digital processing, convenient computer for signal analysis and monitoring.

This paper is characteristic of microwave sensor microwave oscillator and the working principle of microwave detector research and study of microwave signal digitization.

Key Words：microwave；sensor；The oil film reflection；Microwave detection ;The signal processi

目录

1.绪论 1

1.1研究课题的目的及意义 1

1.2国内外传感器技术现状 2

1.3课题研究内容 3

2.油膜反射特性的分析与研究 4

2.1油膜反射的基本原理 4

2.2油膜反射特性的研究 4

2.3模拟海上油污的遥感 6

2.4结论 7

3.油污监测传感器的研究 8

3.1微波的简述 8

3.2传感器的基本概念 8

3.3传感器的特性 8

3.4传感器的结构与原理 9

3.4.1微波振荡器的原理 10

3.4.2微波检测器的原理 12

3.5微波传感器监控海上油污方案 13

4.传感器的信号转换 14

4.1基本原理 14

4.1.1对模拟信号抽样处理 14

4.1.2对离散数字信号量化 15

4.1.3对量化后数字信号进行编码 17

4.2仿真结果分析 19

5.工作总结与展望 23

参考文献 24

致谢 25

1.绪论

1.1研究课题的目的及意义

在人类的科学技术取得巨大的成就的同时，人类也为破坏环境付出了沉重的代价。环境恶化，人口剧增和资源枯竭成为人类要面对的三大难题，这种局面严重威胁到了人类自身的生存与发展。人类需要赋予人与自然关系的新定义，将可持续发展作为人类对自然行为举动的新准则。然而，人类为了自己的可持续发展需要寻求空间和新的资源，于是便将目光抛向了辽阔的海洋。海洋里资源丰富，蕴藏着生物，矿产，及宝贵的能源。人类的欲望无止境，在满足自己的欲望的同时，没有意识到自己的行为极大地危害了海洋环境，这使得海洋的污染日益严重。

造成海洋污染的情况各种各样，对海洋污染的方式及危害程度也各不相同。海洋污染主演包括:重金属污染，热污染，石油类污染，固体和有机废物污染等。其中，石油类污染已经成为危害海洋生态环境的重要污染种类之一。油污流进海水后，会对海洋环境产生三种严重的影响:1.由于海风吹拂和海水流动，油污会在海面上迅速的大面积扩散，因为油污密度比空气大得多，油污会阻碍海水与大气的气体交换;2.对于海面上的浮游生物和藻类，油污会附着在它们表面，这会严重抑制他们的光合作用;3.自然环境有自我调节能力，所以海水会慢性分解油污，但这是一个缓慢的过程并且会消耗海水中的大量的氧气，海水氧气不足就会对海洋生物的生存造成威胁，迫使海洋生物死亡，进而威胁到以海洋生物为食的海鸟的生存，间接的导海鸟种群数量下降，破坏了海洋的生态环境。石油类污染还能对人类的水产品质量有有直接影响，使水产品质量下降，这对海洋渔业是严重的打击，对经济带来无法衡量的损失。