[發明專利]一種氣體泄漏紅外成像探測極限的計算方法

無效

• 申請號: 201210009355.8
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102589815A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 王嶺雪;龍云婷;李家琨;王美榮;高岳
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M3/04
• 分類號: G01M3/04;G01J5/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張利萍;高燕燕

1.一種氣體泄漏紅外成像探測極限的計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：計算無氣體泄漏時的背景輻射出射度，并將之作為成像探測背景輻射出射度E_b；

第二步：由成像探測背景輻射出射度E_b計算成像探測背景等效黑體溫度T_bb；

第三步：氣體泄漏時，根據成像探測背景輻射出射度中的氣體參數計算背景輻射經氣體吸收后的輻射出射度，即為成像探測目標輻射出射度E_p；

第四步：由成像探測目標輻射出射度E_p計算成像探測目標等效黑體溫度T_t；

第五步：將第二步和第四步計算出的成像探測背景與目標等效黑體溫度之差的絕對值定義為氣體等效黑體溫差GEBTD；

第六步：比較氣體等效黑體溫差GEBTD與紅外探測器和光學系統的綜合性能參數-噪聲等效溫差NETD，確定氣體泄漏探測極限值，即泄漏氣體的最小流量。

2.如權利要求1所述的一種氣體泄漏紅外成像探測極限的計算方法，其特征在于，上述第一步所述的的背景輻射出射度通過將背景參數代入普朗克公式計算得出；背景參數為背景發射率和背景表面溫度；背景發射率根據背景材料決定；背景表面溫度通過測量得到。

3.如權利要求1所述的一種氣體泄漏紅外成像探測極限的計算方法，其特征在于，上述第二步所述的成像探測背景的等效黑體溫度T_bb采用以下方法計算：根據普朗克定律，背景的輻射量E_b用等效黑體溫度T_bb表示，將第一步中的背景輻射出射度E_b帶入普朗克定律公式，得到背景的等效黑體溫度T_bb。

4.如權利要求1或2或3所述的一種氣體泄漏紅外成像探測極限的計算方法，其特征在于，上述第三步所述的成像探測目標輻射出射度E_p采用以下方法計算：將第一步中的背景輻射出射度E_b及泄漏氣體云團參數代入比爾朗伯特定律公式，計算出背景輻射經氣體吸收后剩余的輻射出射度，即目標輻射出射度E_p；其中氣體云團參數包括：氣體濃度、氣體溫度、氣體吸收路徑、氣體紅外吸收系數，氣體紅外吸收系數從紅外吸收光譜庫里獲取；氣體溫度根據測量得出；將氣體流量設定為某初始值，氣體濃度和吸收路徑根據估計模型計算得出：設定氣體泄漏的流量為某初始值，將泄漏出來的氣體的空間分布近似為一個底面半徑為0.1m，高為0.3m的圓錐體，則氣體吸收路徑近似為圓錐體的底面半徑；氣體濃度為泄漏流量乘以紅外成像系統曝光時間再除以圓錐體體積。

5.如權利要求1或2或3所述的一種氣體泄漏紅外成像探測極限的計算方法，其特征在于，上述第四步的成像探測目標等效黑體溫度T_t采用以下方法計算：根據普朗克定律，目標的輻射出射度M_t用等效黑體溫度T_t表示，將第三步中的成像探測目標的輻射量E_p帶入普朗克定律公式，得到目標的等效黑體溫度T_t。

6.如權利要求1或2或3所述的一種氣體泄漏紅外成像探測極限的計算方法，其特征在于，上述第六步中確定氣體泄漏探測極限值采用以下方法：比較GEBTD與NETD，如果二者相等或者近似相等，那么此時的氣體流量值即為氣體泄漏探測極限值；如果GEBTD小于NETD，表明紅外探測器無法成像探測此時的氣體流量，則提高氣體流量重新計算第三步至第五步，如果GEBTD大于NETD，表明紅外探測器可成像探測更小的氣體泄漏量，減小氣體流量，重新計算第三步至第五步。