[實(shí)用新型]一種熱波成像氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320870272.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203629778U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳力
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京諾威爾光電系統(tǒng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01M3/38
• 分類(lèi)號(hào): G01M3/38
• 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)，采用泄漏氣體吸收譜附近的激光束對(duì)被測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，并采用熱像儀進(jìn)行成像。本發(fā)明可用于對(duì)氣體泄漏進(jìn)行快速定位，屬于熱波無(wú)損檢測(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(xiàn)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)沖有六氟化硫的電氣設(shè)備泄露點(diǎn)，并能精確直觀(guān)地定位。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)人員安全及減少大氣污染，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)光束整形裝置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29接收，激光攝像儀29對(duì)激光束26的波長(zhǎng)敏感。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)36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29的激光強(qiáng)度由于氣體煙霧的吸收將會(huì)局部減弱，并在背景32上形成陰影28，從視頻上可以直接看到泄漏氣體出現(xiàn)的區(qū)域產(chǎn)生忽明忽暗的煙霧繚繞狀態(tài)。被測(cè)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現(xiàn)，氣體漂移方向和泄漏點(diǎn)都可以根據(jù)激光攝像儀29的圖像確定。檢測(cè)時(shí)泄漏氣體27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)上基于上述已有技術(shù)的產(chǎn)品有很多缺陷，最主要是檢測(cè)靈敏度不夠高，雖然可以通過(guò)提高激光器的功率來(lái)適當(dāng)?shù)靥岣咝旁氡龋倪M(jìn)的效果有限，這是因?yàn)殡m然信號(hào)大小是和激光強(qiáng)度成正比的，但背景光的強(qiáng)度也是和激光強(qiáng)度成正比的，因此激光強(qiáng)度增加到一定程度后就不能再有效地提高信噪比。另外激光經(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)行精確觀(guān)測(cè)，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)采用能被泄漏氣體強(qiáng)烈吸收的激光束進(jìn)行掃描，泄漏氣體吸收能量后溫度升高，會(huì)輻射出熱波信號(hào)，采用紅外熱像儀進(jìn)行圖像采集，并在該熱像儀前置放濾波片，濾除用來(lái)激勵(lì)熱波的激光波長(zhǎng)，或者采用對(duì)激光波長(zhǎng)不敏感的熱像儀，這樣熱像儀的圖像主要反映待測(cè)氣體的熱信號(hào)變化，而此時(shí)增強(qiáng)激光功率可以有效地提高信噪比。

該技術(shù)還采用線(xiàn)狀激光束進(jìn)行掃描并采用逐行掃描型熱像儀，激光幀掃描頻率和熱像儀的幀掃描頻率同步，并使得激光束所加熱的區(qū)域成像在熱像儀探測(cè)芯片正處于積分狀態(tài)的像素行上，這樣可以進(jìn)一步提高信噪比。

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為另一種本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施示意圖。

圖6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。

圖1所示的是本發(fā)明一種實(shí)施例，系統(tǒng)包括：激光器20、光束整形裝置21、光束偏轉(zhuǎn)裝置22、熱像儀24、信號(hào)采集處理單元25、掃描控制單元23等。激光器20輸出的激光束26的波長(zhǎng)處于泄漏氣體27的吸收峰附近，例如對(duì)六氟化硫氣體，吸收峰值在10.6微米附近，可以采用二氧化碳?xì)怏w激光器；在掃描控制單元23的驅(qū)動(dòng)下，光束偏轉(zhuǎn)裝置22偏轉(zhuǎn)激光束26進(jìn)行掃描，當(dāng)掃描光束遇到泄漏氣體27時(shí)會(huì)被部分吸收，使得泄漏氣體27的溫度升高，并向外輻射熱量。熱像儀24對(duì)一部分紅外波段敏感，但對(duì)激光束26的波長(zhǎng)不敏感，例如對(duì)于六氟化硫氣體的檢測(cè)，通常使用的激光波長(zhǎng)在10.6?um，故可采用對(duì)2-5?um或8-9?um波段敏感的熱像儀，如MCT紅外焦平面探測(cè)器的熱像儀，這樣采集的圖像將主要反映泄漏氣體27輻射的熱波信號(hào)，而不是直接由背景及泄漏氣體反射回來(lái)的激光束26的能量。由熱像儀24所采集的圖像送到信號(hào)采集處理單元25，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后并顯示，進(jìn)一步增強(qiáng)了泄漏氣體的檢測(cè)能力。