[實(shí)用新型]一種激光同步掃描成像檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320525941.8
• 申請(qǐng)日: 2013-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203443741U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京諾威爾光電系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G01M3/04
• 分類號(hào): G01M3/04;G01N21/31
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微量氣體泄漏成像檢測(cè)技術(shù)，采用微量氣體吸收譜附近的激光束對(duì)被測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，并采用攝像儀進(jìn)行成像，激光的掃描頻率與攝像儀同步。本發(fā)明可用于對(duì)氣體泄漏進(jìn)行快速定位，屬于激光成像檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

激光成像氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)為許多工業(yè)領(lǐng)域在線檢測(cè)提供了有利的工具，例如在電力系統(tǒng)采用的六氟化硫激光成像是一種非接觸式的檢漏技術(shù)，可在無(wú)需停電的情況下，以成像的方式有效發(fā)現(xiàn)六氟化硫電氣設(shè)備泄露點(diǎn)，并能精確定位。該技術(shù)能有效減少設(shè)備停電時(shí)間，降低維護(hù)成本，提高變電設(shè)備可靠性，保護(hù)人員安全，減少大氣污染，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。同樣在其它行業(yè)，如石油化工、電子產(chǎn)品制造等領(lǐng)域?qū)τ卸居泻怏w泄漏的檢測(cè)也得到廣泛的應(yīng)用。?

目前市場(chǎng)上已有多種款式的激光成像氣體泄漏檢測(cè)設(shè)備，大部分的系統(tǒng)工作原理如圖2所示。激光束26經(jīng)過(guò)擴(kuò)束裝置21后后投射到檢測(cè)區(qū)域31上，一部分被背景散射的光被激光攝像儀24接收。在沒(méi)有泄漏氣體的情況下，所產(chǎn)生的背景面圖像與使用普通可見(jiàn)光攝像機(jī)35所拍攝的由環(huán)境光產(chǎn)生的圖像基本相同。當(dāng)有泄漏氣體27出現(xiàn)在激光攝像儀的檢測(cè)區(qū)域31中時(shí)，返回到激光攝像儀24的激光強(qiáng)度由于氣體煙霧的吸收將會(huì)減弱，并在背景32上形成陰影28，從視頻上看泄漏氣體出現(xiàn)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生或明或暗的煙霧繚繞狀變化。氣體濃度越濃，吸收就越強(qiáng)，對(duì)比度也會(huì)越大。在這種方式下，非可視氣體將可在視頻中呈見(jiàn)，氣體漂移方向和泄漏點(diǎn)都可以根據(jù)激光攝像儀24的圖像確定。檢測(cè)時(shí)氣體并不需要與背景接觸，只要處在背景和激光攝像儀之間即可。?

然而目前市場(chǎng)上基于已有技術(shù)的產(chǎn)品有很多缺陷，最主要是檢測(cè)靈敏度不夠高，這主要是受限于激光器的功率，考慮到便攜和設(shè)備成本，激光器通常不能選用體積和重量太大的，因此輸出功率有限，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束后光功率密度降到很低。同時(shí)激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束，由于光束質(zhì)量及光學(xué)器件的誤差、加上激光的相干性等問(wèn)題，造成擴(kuò)束后的光斑不均勻，影響到圖像的質(zhì)量和穩(wěn)定性，往往造成局部圖像無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，也極大地影響了檢測(cè)靈敏度。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有激光成像氣體泄漏檢測(cè)設(shè)備的不足，提供一種高靈敏度的氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)采用一字形線狀激光束進(jìn)行掃描，幀掃描頻率和激光攝像儀的幀掃描頻率相同步，并且由背景反射的激光束在激光攝像儀的探測(cè)芯片上的投影正好落在處于積分狀態(tài)的像素行上。由于激光束的投影一直跟隨著處于積分狀態(tài)的像素行移動(dòng)，激光能量得到充分的利用。因此對(duì)激光器功率的需求大幅降低。?

本發(fā)明系統(tǒng)包括：

激光器：其輸出的波長(zhǎng)處于被探測(cè)氣體的吸收峰附近，例如六氟化硫氣體的吸收峰值在10.6微米附近，因此可以采用波長(zhǎng)為10.6微米的二氧化碳?xì)怏w激光器；

光束偏轉(zhuǎn)裝置：用于激光束的掃描，當(dāng)掃描的激光束遇到被探測(cè)氣體時(shí)會(huì)被吸收，使得局部的光強(qiáng)發(fā)生變化，因此會(huì)在背景物體上將產(chǎn)生陰影；

激光攝像儀：對(duì)于激光波長(zhǎng)敏感，用于檢測(cè)從被探測(cè)氣體及背景物體反射回來(lái)的部分激光束的能量，例如為了檢測(cè)二氧化碳?xì)怏w激光器的波長(zhǎng)，需要采用長(zhǎng)波紅外探測(cè)器；

信號(hào)采集處理單元：用于采集激光攝像儀的圖像并進(jìn)行處理，以增強(qiáng)檢測(cè)氣體泄漏的能力，此單元通常包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；

掃描控制單元：用于控制光束偏轉(zhuǎn)裝置，使得激光束的掃描與激光攝像儀的幀掃描同步，這點(diǎn)非常關(guān)鍵，只有這樣，由被探測(cè)氣體及背景物體反射回來(lái)的部分激光束一直投影在正處于積分狀態(tài)的像素行，使得激光能量得到充分利用。

上述系統(tǒng)中還可以包括一個(gè)用于調(diào)整激光束在投射到遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)的光斑形狀的光束整形裝置，使得光斑呈一字形或點(diǎn)狀，以利于掃描。最簡(jiǎn)單的光束整形裝置可以是一個(gè)球面透鏡或是柱面透鏡。

通常可以為系統(tǒng)配置一個(gè)可見(jiàn)光攝像機(jī)，用于采集可見(jiàn)光圖像并用來(lái)和激光攝像儀的圖像進(jìn)行對(duì)比，特別是當(dāng)激光器為非可見(jiàn)光時(shí)。

另外系統(tǒng)可以加入一個(gè)濾光片，用于阻擋激光器波長(zhǎng)以外的雜散光進(jìn)入激光攝像儀，以減少干擾。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。?

圖2為一種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)示意圖。?

圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的技術(shù)原理圖。?

圖4為另一種本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施示意圖。?

圖5為本發(fā)明系統(tǒng)一種掃描方式示意圖。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。?