一种基于红外热成像技术的气体泄露浓度定量检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于红外热成像技术的气体泄露浓度定量检测装置及方法，该装置包括一被动式红外热像仪，被动式红外热像仪内预先存储有一浓度‑测量值定量关系模型且其镜头前方可更换地方式安装有便携式标准红外气室，在现场检测时，该方法用被动式红外热像仪分别采集三组数据，即泄露点的红外图像、无泄漏场景的红外图像、加装标准红外气室后对无泄漏场景的红外图像，被动式红外热像仪根据这三组数据并结合浓度‑测量值定量关系模型，可以实时计算出现场泄露点的气体浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外热成像技术的气体泄露浓度定量检测装置及方法
本专利技术涉及气体检测领域，具体涉及一种基于红外热成像技术的气体泄露浓度定量检测装置及方法。
技术介绍
在石化等行业中存在数量庞大且构造复杂的危险气体储存或输送设备，对这些设备的泄露情况进行有效监测是保障安全生产的重要前提。目前广泛采用的是接触式检漏设备，设备的传感器需要与检测目标气体发生接触才能发现泄露情况。然而一些泄漏点可能正在泄漏，但大多数潜在泄漏点还没有发生泄漏，因此操作人员必须亲自查看并检测每个潜在泄漏点，这样做的工作效率很低，还会对检查人员的健康安全造成危害。目前，针对危险气体泄露检测开发的红外热像仪弥补了上述缺点，它利用目标气体的红外吸收谱特性，针对其红外吸收峰所在波段进行非接触式被动成像探测，可以轻而易举的发现非常微弱剂量的目标气体。操作人员可以在安全距离以外通过大面积成像观察的方式同时检查许多潜在泄漏源，耗时短且无需停止设备作业，在取得高效准确检测结果的同时也保证了操作人员的人身安全。现有技术中常见的一种气体泄露检测红外热像仪，在检测目标气体泄漏时，泄漏的目标气体吸收了周围环境中的红外辐射，红外成像系统采集到目标气体红外辐射的变化，红外辐射经过光学镜头的聚焦，经过红外带通滤光器件从目标和背景红外辐射复杂光谱的入射光线中滤出所需要的波段的红外辐射，最终辐射聚焦在并且聚焦在红外探测器的焦平面上，然后经过红外图像采集处理模块进行图像增强处理并且输出到液晶显示屏或者取景器上。这样，通常看不见的目标气体和泄漏所在的部位，同时清晰实时地显示在气体泄露检测红外热像仪的液晶显示器或者取景器上。虽然采用气体泄露检测红外热像仪具有突出优点，但是由于其检测原理是基于目标气体的红外吸收谱特性进行成像观察，主要适用于对大面积区域快速检测有无危险气体泄漏发生，而很难实现对泄露气体浓度的高精度定量检测。因此使用气体泄露检测红外热像仪不容易对气体泄漏严重程度做出准确的定量评估。气体泄露检测红外热像仪通过对大面积区域快速成像来检测有无危险气体泄漏发生，适用于快速搜索泄露点的用途，但如果要实现对泄露气体浓度的定量检测则需要使用传统的接触式电化学传感器或非接触式激光气体探测器。接触式电化学气体传感器用在多种应用中，例如有毒气体浓度的检测或环境监测。目前常见的用于泄露气体浓度的定量检测的接触式电化学传感器包括两个电极，即工作电极和对电极，作为传感器与气体介质接触的结果，例如通过在电极两端施加已知值和形式的电压来确定电极之间的电学阻抗变化。在许多情况下，电极涂覆有将电极桥接的电解质或半导体材料，所述电解质或半导体材料的视在电导率作为与气体介质接触的结果而变化。然而，传统的接触式电化学传感器典型地尺寸较大并且昂贵，这主要是由于需要通过印刷电路板PCB相连的分离的电化学电池和读出电子装置。另外，为了实现足够的传感器精度，接触式电化学传感器元件应该足够大，以产生足够的电流以供读出电子装置测量。目前常见的非接触式激光气体探测器可以实现非接触式目标气体浓度的定量检测，它采用光学检测方式，运用红外分光度量原理，利用对特定气体分子有唯一吸收波长的激光束来实现泄露检测。只需将非接触式激光气体探测器对准存在目标气体的地方，就可以迅速测量该处气体的浓度，通过激光气体检测组件将需要检测的气体浓度转换为电流信号传输到处理器，与设定的阈值进行比较并显示气体浓度数据。但是在单独使用该非接触式激光气体探测器的情况下搜索泄露点仍然效率低下，只能通过逐一检测所有可能的漏点来发现真正的泄露点。通过上述不难发现，如果要同时实现对泄露气体浓度的定量检测，就需要气体泄露检测红外热像仪与至少一套接触式电化学传感器或非接触式激光气体探测器等辅助设备配合使用，设备数量多，体积大，携带困难，这给现场作业带来诸多不便。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺点，本专利技术意在提供一种通过定标法来实现红外成像气体浓度定量检测的新装置和新方法，使气体泄露检测红外热像仪具备实时浓度测量功能，且便携性好，能实现非接触式的大面积快速搜索气体泄露点与气体气体浓度定量检测，比现有单一检测装置更加高效和能进行精确定量的全面检测。为达到上述目的，本专利技术提供了一种气体泄露浓度定量检测装置，该装置包括一被动式红外热像仪(7)，所述被动式红外热像仪(7)包括一镜头且被构造为能够基于红外热成像技术检测出所述气体的泄露点；所述定量检测装置进一步包括一便携式标准红外气室，所述便携式标准红外气室内充入已知标准浓度的所述气体，所述便携式标准红外气室能够以可更换地方式安装于所述被动式红外热像仪(7)的所述镜头的前方，以使得所述被动式红外热像仪(7)具有至少两种使用状态：在未安装所述便携式标准红外气室形态下使用所述被动式红外热像仪(7)获取所述气体的泄露点和无泄漏场景的红外图像数据；在安装所述便携式标准红外气室形态下使用所述被动式红外热像仪(7)获取无泄漏场景的红外图像数据；所述被动式红外热像仪(7)内预先存储有一浓度-测量值定量关系模型，所述浓度-测量值定量关系模型包含有不同浓度的所述气体所对应的所述被动式红外热像仪(7)的测量输出值，基于所述至少两种使用状态下所获得的红外图像数据和所述浓度-测量值定量关系模型，所述被动式红外热像仪(7)被进一步构造为能够检测出所述气体的泄露浓度。进一步地，所述便携式标准红外气室能够以可更换地方式安装于所述被动式红外热像仪(7)的所述镜头的前方具体为：所述便携式标准红外气室能够以可拆卸方式安装于所述镜头的前方。进一步地，所述被动式红外热像仪(7)被进一步构造为能借助一显示单元(4)显示所述气体的泄露点的位置以及所述气体的泄露浓度。进一步地，所述便携式标准红外气室有多个且多个所述便携式标准红外气室内充入的所述气体的种类不同和/或所述已知标准浓度是可预设的。进一步地，所述浓度-测量值定量关系模型通过标定试验获得。另一方面，本专利技术还提供一种使用气体泄露浓度定量检测装置进行气体泄露浓度定量检测的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1、在未安装所述便携式标准红外气室形态下，使用所述被动式红外热像仪(7)检测所述气体的泄露点的位置；步骤S2、在未安装所述便携式标准红外气室形态下，使用所述被动式红外热像仪(7)获取所述气体的泄露点的第一红外图像数据；步骤S3、在未安装所述便携式标准红外气室形态下，使用所述被动式红外热像仪(7)获取无泄漏场景的第二红外图像数据；步骤S4、在安装所述便携式标准红外气室形态下，使用所述被动式红外热像仪(7)获取无泄漏场景的第三红外图像数据；步骤S5、基于获取的所述第一、第二和第三红外图像数据以及所述浓度-测量值定量关系模型，所述被动式红外热像仪(7)计算所述气体的泄露浓度。进一步地，所述步骤S5中，所述计算为实时计算。进一步地，所述方法进一步包括：步骤S6、所述被动式红外热像仪(7)将计算所得的所述泄露浓度在显示单元(4)上显示。另一方面，本专利技术还相应地提供一种标定系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体泄露浓度定量检测装置，该装置包括一被动式红外热像仪(7)，所述被动式红外热像仪(7)包括一镜头且被构造为能够基于红外热成像技术检测出所述气体的泄露点；其特征在于：所述定量检测装置进一步包括一便携式标准红外气室，所述便携式标准红外气室内充入已知标准浓度的所述气体，所述便携式标准红外气室能够以可更换地方式安装于所述被动式红外热像仪(7)的所述镜头的前方，以使得所述被动式红外热像仪(7)具有至少两种使用状态：/n在未安装所述便携式标准红外气室形态下使用所述被动式红外热像仪(7)获取所述气体的泄露点和无泄漏场景的红外图像数据；/n在安装所述便携式标准红外气室形态下使用所述被动式红外热像仪(7)获取无泄漏场景的红外图像数据；/n所述被动式红外热像仪(7)内预先存储有一浓度-测量值定量关系模型，所述浓度-测量值定量关系模型包含有不同浓度的所述气体所对应的所述被动式红外热像仪(7)的测量输出值，基于所述至少两种使用状态下所获得的红外图像数据和所述浓度-测量值定量关系模型，所述被动式红外热像仪(7)被进一步构造为能够检测出所述气体的泄露浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体泄露浓度定量检测装置，该装置包括一被动式红外热像仪(7)，所述被动式红外热像仪(7)包括一镜头且被构造为能够基于红外热成像技术检测出所述气体的泄露点；其特征在于：所述定量检测装置进一步包括一便携式标准红外气室，所述便携式标准红外气室内充入已知标准浓度的所述气体，所述便携式标准红外气室能够以可更换地方式安装于所述被动式红外热像仪(7)的所述镜头的前方，以使得所述被动式红外热像仪(7)具有至少两种使用状态：
在未安装所述便携式标准红外气室形态下使用所述被动式红外热像仪(7)获取所述气体的泄露点和无泄漏场景的红外图像数据；
在安装所述便携式标准红外气室形态下使用所述被动式红外热像仪(7)获取无泄漏场景的红外图像数据；
所述被动式红外热像仪(7)内预先存储有一浓度-测量值定量关系模型，所述浓度-测量值定量关系模型包含有不同浓度的所述气体所对应的所述被动式红外热像仪(7)的测量输出值，基于所述至少两种使用状态下所获得的红外图像数据和所述浓度-测量值定量关系模型，所述被动式红外热像仪(7)被进一步构造为能够检测出所述气体的泄露浓度。


2.根据权利要求1所述的气体泄露浓度定量检测装置，其特征在于，所述便携式标准红外气室能够以可更换地方式安装于所述被动式红外热像仪(7)的所述镜头的前方具体为：所述便携式标准红外气室能够以可拆卸方式安装于所述镜头的前方。


3.根据权利要求1或2所述的气体泄露浓度定量检测装置，其特征在于，所述被动式红外热像仪(7)被进一步构造为能借助一显示单元(4)显示所述气体的泄露点的位置以及所述气体的泄露浓度。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体泄露浓度定量检测装置，其特征在于，所述便携式标准红外气室有多个且多个所述便携式标准红外气室内充入的所述气体的种类不同和/或所述已知标准浓度是可预设的。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的气体泄露浓度定量检测装置，其特征在于，所述浓度-测量值定量关系模型通过标定试验获得。


6.一种使用根据权利要求1-5中任意一项所述的气体泄露浓度定量检测装置进行气体泄露浓度定量检测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、在未安装所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，贺洞，锁言鹏，
申请(专利权)人：北京富吉瑞光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11