[發明專利]一種本質安全的掃描式光學氫氣泄漏監測方法

在審

• 申請號: 202011056360.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112461452A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 苗揚;李躍娟;張筱璐;陳茜;王凱;張蒙;陳寅飛;姚璐嶠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M3/04
• 分類號: G01M3/04;G01N21/41
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種本質安全的掃描式光學氫氣泄漏監測方法，屬于高壓氫氣監測技術領域。首先用激光源發出光線并形成平行光，平行光照射待儲氫罐表面。當儲氫罐內的高壓氫氣發生泄漏時，光線會形成132°的扇形發射區，運用CCD相機對其進行拍照并且記錄下扇形發射區的圖像，將記錄的圖像進行數字圖像處理，根據處理后的圖像判斷泄漏口的位置以及大小。當高壓氫氣沒有發生泄漏時，平行光會直接通過待測物體表面，CCD相機拍下的圖片中沒有扇形發射區。本方法簡單檢測方便，克服了一般傳感器缺乏針對性的可能，整個檢測方法更加的安全。

技術領域

本發明涉及一種掃描式光學氫氣泄漏監測方法，屬于高壓氫氣監測技術領域。

背景技術

隨著全球能源需求的不斷增長，環境污染問題日益嚴重，世界各國對新能源的需求不斷增加。氫氣作為一種能量載體，以其資源豐富、來源多樣、清潔環保、高熱值、可存儲、可再生等優點備受世界各國青睞，是一種極具潛力的下一代戰略能源。氫能可以廣泛應用到交通運輸、工業生產、家庭生活等各個領域，必將成為未來低碳清潔能源系統的核心組成部分。由于氫氣具有易泄漏擴散、可燃范圍寬、點火能極低、爆炸能量大，并對材料具有劣化作用的危險，加之氫系統結構復雜且操作條件多樣，使用風險高。對于氫氣的利用，運輸與存儲等都需要保證安全性，必須對氫氣進行泄漏檢測。

國內外已經進行了大量關于氫氣傳感器的研究，目前氫氣傳感器主要有電化學型、電學型、光學型三大類?？偨Y起來國內外研究的氫氣傳感器的種類有以下幾種，具體內容詳見下表：

上表可以看出氫氣傳感器的設計多種多樣，卻沒有針對性，對于氫氣的儲運過程泄漏檢測問題效果并不夠好。而本發明則是針對高壓氫氣儲運過程中高壓氫氣儲氫罐的泄漏檢測，采用三組傳感器系統可以一次快速的檢測整個儲氫罐的泄漏情況。

發明內容

本發明的目的在于針對氫氣的儲運過程泄漏檢測問題，尤其是高壓氫氣儲運過程中高壓氫氣儲氫罐的泄漏檢測效果不完善的特點，提出了一種本質安全的掃描式氫氣監測方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種本質安全的掃描式光學氫氣泄漏監測方法，該方法的工作流程如圖1所示，首先用激光源發出光線并形成平行光，平行光照射待儲氫罐表面。當儲氫罐內的高壓氫氣發生泄漏時，光線會形成132°的扇形發射區，運用CCD相機對其進行拍照并且記錄下扇形發射區的圖像，將記錄的圖像進行數字圖像處理，根據處理后的圖像判斷泄漏口的位置以及大小。當高壓氫氣沒有發生泄漏時，平行光會直接通過待測物體表面，CCD相機拍下的圖片中沒有扇形發射區。

具體實施方法如下：

1)待檢測物體發生氫氣泄漏，形成高壓氫氣射流，泄露區域內氫氣與空氣混合形成折射率為1.19的氣體圓柱。

2)用氦-氖激光發射器發出氦-氖激光射線，氦-氖激光射線在照射待測區域之前需要通過光學鏡片進行變換，匯聚成所需強度的激光束，激光束需要通過透鏡變成平行光，激光通過后最終形成照亮觀察區域的平行光。當有泄漏發生時，平行光通過泄露區域發生折射，出現132°扇形發射區域。

3)通過CCD相機對待檢測物體表面進行掃描式拍照。

4)將圖片進行識別處理，平行光出現132°扇形發射區域的位置即發生泄漏的位置，完成氫氣泄漏的監測。

與現有技術相比較，本方法簡單檢測方便，克服了一般傳感器缺乏針對性的可能，整個檢測方法更加的安全。

附圖說明

圖1工作流程圖。

圖2光線偏移原理。

具體實施方式