CN104568806B - 一种气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种气体检测装置。具体地，该气体检测装置包括：滤光片，其中，所述滤光片的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收峰值波长；非制冷红外探测器，用于获取并输出经所述滤光片的红外成像信息；红外镜头，用于将物体的红外线汇聚至所述非制冷红外探测器。其中，与现有技术相比，本发明通过采用滤光片与非制冷红外探测器相结合的方式，实现了气体检测装置，相对于现有的气体检测装置中采用红外探测器如制冷型红外探测器作为探测器的有益技术效果主要体现在不需制冷、功耗低、体积小、小型化、启动快、携带更加方便、质量轻、使用寿命长、成本低等；且本发明的光路不仅简单、实现容易，而且还降低了设备生产成本等。

Description

一种气体检测装置

技术领域

本发明涉及气体泄露检测技术领域，尤其涉及一种气体检测装置的技术。

背景技术

气体泄露检测一直是工业生产中重要课题之一。传统的检测气体泄漏的方法通常是先将设备关闭，在检测区域外表涂抹肥皂水，通过观察有无气泡的方式来确定泄露点，该方法比较费事，检测精度也不高。使用光谱成像法检测气体泄漏是近年来迅速发展起来的方法，我们知道，根据普朗克定律，物体在任何温度下，无时无刻不在往外辐射电磁波，因此可利用对某些波段敏感的探测器，收集这些波段的辐射信息，进而对物体进行成像，利用这个原理，对于一些特殊气体，通过化学分析可以知道它们在某些电磁波段存在比较强烈的吸收(比如红外波段)，那么利用相应的成像设备，例如红外热像仪，通过对比气体泄露位置和背景上其他地方的辐射差异，就能确定出气体泄露点。

利用光谱成像法进行气体泄露检测，原理上比较简单，但实际应用时，存在很多局限。以六氟化硫气体(SF6)检为例，SF6是一种无色无味的气体，利用传统的方法检测困难，效果不好。由于它在10.6μm左右的红外波段存在强烈的吸收，因此利用红外热像仪就可以对其进行检测，但SF6的吸收波段很窄，只在10.5μm～10.7μm波段有明显的吸收，而一般的非制冷型的热像仪，对8μm～14μm波段的电磁辐射都有响应，因此SF6吸收的辐射量在热像仪接收到的总辐射量中，只占很小的一部分，从而导致泄露点与背景之间的差别非常细微，对比度很差，容易漏检。利用某些制冷型的探测器，如量子阱红外探测器(QWIP，QuantumWell Infrared Photodetector)，可以调节探测器的响应波段，使它只对10.5μm～10.7μm附近波段的电磁辐射有响应，从而提高检测对比度，但需要为每一种特定的气体都定制专门的探测器，生产不便且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体检测装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种气体检测装置，包括：

滤光片，其中，所述滤光片的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收峰值波长；

非制冷红外探测器，用于获取并输出经所述滤光片的红外成像信息；

红外镜头，用于将物体的红外线汇聚至所述非制冷红外探测器。

根据本发明的另一方面，还提供了一种红外热像仪，其中，该红外热像仪包括如前述根据本发明一个方面的气体检测装置。

根据本发明的还一个方面，还提供了一种气体检测设备，其中，该气体检测设备包括如前述根据本发明一个方面的气体检测装置。

与现有技术相比，本发明通过采用滤光片与非制冷红外探测器相结合的方式，实现了气体检测装置，相对于现有的气体检测装置中采用红外探测器如制冷型红外探测器作为探测器的有益技术效果主要体现在不需制冷、功耗低、体积小、小型化、启动快、携带更加方便、质量轻、使用寿命长、成本低等；且本发明的光路不仅简单、实现容易，而且还降低了设备生产成本等。而且，本发明中的非制冷红外探测器还用于获取并输出在所述滤光片切出光路时的红外成像信息，实现了本发明中的气体检测装置除用于检测气体泄漏的功能之外，还可单纯地用做红外热像仪，即本发明中的气体检测装置兼具气体检测设备及可作为红外热像仪两种设备的功能，方便了用户在不同场合使用。此外，本发明还可将非制冷红外探测器获取并输出的背景图像信息与气体图像信息相融合，因所述滤光片切入切出所述光路前后对应的光路系统与目标相对位置不变，将具有高对比度的背景图像信息与气体图像信息相融合后，得到的第一融合图像信息较为清晰，本发明通过背景图像信息以辅助定位气体泄漏位置信息，相对于仅通过气体图像信息判断是否有气体泄漏及其泄漏位置信息的方法来说，提高了观测效果，相应地，也提高了确定气体泄漏位置信息的准确度及确定效率。

此外，本发明通过加入补偿片以补偿对应滤光片切入与切出所述光路时产生的光程差，如补偿片与所述滤光片的基材具有相近的折射率厚度乘积，使得该补偿片恰好能补偿滤光片切入切出光路时产生的光程差，从而能够补偿滤光片切入切出光路时所引起的像面偏移，避免重新调焦，方便了用户使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明一个实施例的气体检测装置的结构示意图；

图2示出非制冷红外探测器获取的经滤光片的红外成像信息（气体图像信息）的示意图；

图3示出根据本发明另一个实施例的气体检测装置的结构示意图；

图4示出用于安装多个滤光片的切换机构的结构示意图；

图5示出非制冷红外探测器获取的滤光片切出光路时的红外成像信息（背景图像信息）的示意图；

图6示出将图2所示的气体图像信息与图4所示的背景图像信息进行融合后的第一融合图像信息的示意图；

图7示出根据本发明再一个实施例的气体检测装置的结构示意图；

图8示出根据本发明还一个实施例的气体检测装置的结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1示出根据本发明一个实施例的气体检测装置的结构示意图，其中，该气体检测装置包括：滤光片1，其中，所述滤光片1的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收峰值波长；非制冷红外探测器2，用于获取并输出经所述滤光片的红外成像信息；红外镜头3，用于将物体的红外线汇聚至所述非制冷红外探测器2。

在此，所述待检测气体是指任何具有红外吸收特性的气体，如六氟化硫（SF6）、乙烯、乙酸、二氧化氯等，其具有不同的红外吸收峰值波长，如SF6的红外吸收峰值波长为10.55μm，乙烯气体的红外吸收峰值波长为10.56μm，乙酸的红外吸收峰值波长为10.56μm，二氧化氯的红外吸收峰值波长为10.58μm。本领域技术人员应理解上述待检测气体仅为示例，其他现有的或今后可能出现的待检测气体如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

在此，所述滤光片1可位于所述非制冷红外探测器2与所述红外镜头之间（如图1所示），也可位于所述红外镜头3相对于所述非制冷红外探测器的另一侧，其用于选取所需的辐射波段，滤掉对应的检测气体红外吸收波段以外的大部分红外辐射。滤光片1的材料应选用在长波红外波段具有高透过率的材料，典型材料为锗。所述滤光片1的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收波长，在其允许透过的红外波段有较高的透射率，而在其不允许透过的红外波段具有较低的透射率，如假设待检测气体为SF6时，对应的滤光片1的透射波段包含SF6的红外吸收峰值波长10.55μm，如此时可设置滤光片1的透射波段为10.5μm～10.64μm；再如，当待检测气体为乙烯时，对应的滤光片1的透射波段包含乙酸的红外吸收峰值波长10.56μm，此时对应的滤光片1的透射波段可设置为10.5μm～10.64μm。

优选地，所述滤光片1的透射波段的半高宽≤2μm，所述滤光片1在所述非制冷红外探测器2有响应的其他波段具有低透射率，如当所述待检测气体为SF6时，所述滤光片1的透射波段包含10.55μm，滤光片1的半高宽为0.1μm～1.3μm，滤光片1在所述非制冷红外探测器2有响应的其他波段具有低透射率，即滤光片1在非制冷红外探测器2有响应的波段8μm～14μm范围内，除滤光片1的透射波段之外，在其他波段处具有低透射率。再如，当待检测气体为乙烯时，所述滤光片1的透射波段包含10.5μm，滤光片1的半高宽为1.8μm～2μm。

本领域技术人员应理解上述滤光片仅为示例，其他现有的或今后可能出现的滤光片如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

在此，所述非制冷红外探测器2包括但不限于如：Ⅰ）非制冷红外成像芯片；Ⅱ)非制冷红外焦平面阵列，其包括但不限于以下至少任一项：1）热敏电阻型非制冷焦平面阵列；2）热释电型非制冷焦平面阵列；3）热电堆型非制冷焦平面阵列；4）二极管型非制冷焦平面阵列；5）热-电容型非制冷焦平面阵列；6）应用光力学效应的非制冷焦平面阵列；7）基于法布里-珀罗FP（FP，Fabry-Pero）微腔阵列非制冷焦平面阵列。本领域技术人员应理解上述非制冷红外探测器仅为示例，其他现有的或今后可能出现的非制冷红外探测器如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

在此，所述红外镜头3用于将物体如景物、某一空间范围内的物体等所辐射的红外线汇聚至所述非制冷红外探测器2，以进行成像，其包括但不限于如透镜、透镜组、菲涅尔透镜或微透镜阵列。其中，所述红外镜头3可由包含硅（Si）或锗（Ge）的材料，或者由光学塑料如聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚苯乙烯（PS）、聚甲醛（POM）等，通过半导体加工工艺或模压等方法制成。本领域技术人员应理解上述红外镜头仅为示例，其他现有的或今后可能出现的红外镜头如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

为便于说明，在此，图1、图3、图7以及图8中，仅以由凸透镜作为红外镜头3，且滤光片1位于所述非制冷红外探测器2与所述红外镜头之间情形为例，示出本发明的气体检测装置的结构示意图。

具体地，如图1所示，假设当气体SF6泄漏到环境中，或者，密封气体SF6的设备如发生了泄漏，可采用如图1所示的气体检测装置对SF6进行检测，其中，滤光片1的透射波段包含10.55μm、半高宽为0.1μm～1.3μm，以滤掉检测气体SF6红外吸收波段以外的大部分红外辐射，待检测气体SF6所泄露的环境中的物体发出的红外线经红外镜头3形成汇聚光后，投射至滤光片1，经滤光片1过滤之后，只有滤光片1允许透过波段的红外线入射至非制冷红外探测器2，非制冷红外探测器2便可获取到经滤光片1的红外成像信息，并将其输出，如输出至显示装置，如显示器等，以便用户通过显示装置观察该气体的红外成像信息，判断是否有气体泄漏，及气体泄漏的位置信息，如图2所示。

在此，本发明通过采用滤光片与非制冷红外探测器相结合的方式，实现了气体检测装置，相对于现有的气体检测装置中采用红外探测器如制冷型红外探测器作为探测器的有益技术效果主要体现在不需制冷、功耗低、体积小、小型化、启动快、携带更加方便、质量轻、使用寿命长、成本低等；且本发明的光路不仅简单、实现容易，而且还降低了设备生产成本等。

在此，当待检测气体为SF6时，本发明采用的滤光片半高宽为0.1μm～1.3μm，可获得以下有益效果：1）获得较好的观测效果，由于滤光片的中心透过波长与光线的入射角度有关，而SF6的吸收波段为10.51μm～10.64μm，如果选用中心波长10.55μm，半高宽0.1μm的滤光片，则将会使SF6吸收波段内斜入射的光线的透过率受到抑制，将半高宽放宽可以避免这种斜入射光线透过率受到抑制的情况，从而提高气体检测效果；2）控制滤光片半高宽可提高对比度；3）气体检测装置的信噪比影响气体检测的观察效果，若把半高宽限制得过窄，势必降低检测系统的信噪比，同样影响实际检测效果，减小半高宽虽然可以提高对比度，但若因此带来信噪比的严重降低，则反而会影响气体检测的观测效果。

图3示出根据本发明另一个实施例的气体检测装置的结构示意图，其中，图3所示的气体检测装置基于图1所示的气体检测装置。如图3所示，其中，所述滤光片为一个或多个，分别对应一种或多种待检测气体，该气体检测装置还包括切换机构4，用于控制一个或多个所述滤光片1切入切出所述非制冷红外探测器2所在的光路；其中，所述非制冷红外探测器2还用于获取并输出在所述滤光片1切出所述光路时的红外成像信息。

为便于说明，在此，图3、图7以及图8中，仅以气体检测装置中具有一个滤光片的情形为例，示出本发明的气体检测装置的结构示意图。

在此，所述切换机构4包括电机装置，以及用于安装一个或多个所述滤光片1的支架，其中，所述电机装置用于控制所述支架运动以控制所述滤光片1切入切出所述光路。在此，所述电机装置41包括但不限于如直线电机、摆动电机、步进电机等。本领域技术人员应理解上述电机装置仅为示例，其他现有的或今后可能出现的电机装置如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

优选地，当在气体检测装置中配置一个滤光片1时，如图3所示，切换机构4包括电机装置41，以及用于安装所述滤光片1的支架42，电机装置41用于控制支架41运动以控制所述滤光片1切入切出所述光路。

优选地，当在气体检测装置中配置多个分别具有不同透射波段的滤光片以能够检测不同气体时，切换机构中的用于安装该多个滤光片的支架可以是轮状，如图4所示，切换机构4包括电机装置41，以及用于安装多个滤光片（如滤光片11、滤光片12、滤光片13、滤光片14）的旋转支架42，其中，滤光片11、滤光片12、滤光片13、滤光片14分别具有不同透射波段，每一滤光片的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收峰值波长，电机装置41控制旋转支架42运动，以控制该多个滤光片切入切出所述光路，使得在同一时间内只有一个滤光片切入所述光路，以根据待检测气体的类别，将对应的滤光片切入所述光路，从而实现多种气体检测。优选地，旋转支架42还可包括用于安装补偿片，以及不含任何光学片的空隙，以用于单纯的红外成像。

具体地，在此，仅以如图3所示的气体检测装置中配置一个滤光片1为例进行说明，假设当气体SF6泄漏到环境中，或者，密封气体SF6的设备如发生了泄漏，可采用如图3所示的气体检测装置对SF6进行检测，通过切换机构4中的电机装置41，将安装滤光片1的支架42切入非制冷红外探测器2所在的光路，其中，滤光片1的透射波段包含10.55μm、半高宽为0.1μm～1.3μm，以滤掉检测气体SF6红外吸收波段以外的大部分红外辐射，待检测气体SF6所泄露的环境中的物体发出的红外线经红外镜头3形成汇聚光后，投射至滤光片1，经滤光片1过滤之后，只有滤光片1允许透过波段的红外线入射至非制冷红外探测器2，非制冷红外探测器2便可获取到经滤光片1的红外成像信息，并将其输出，如输出至显示装置，如显示器等，以便用户通过显示装置观察该气体的红外成像信息，如图2所示，判断是否有气体泄漏，及气体泄漏的位置信息；然后，通过切换机构4中的电机装置41，将安装滤光片1的支架42切出所述光路，此时，待检测气体SF6所泄露的环境中的物体发出的红外线经红外镜头3形成汇聚光后，入射至非制冷红外探测器2，因为没有滤光片1的存在，此时，非制冷红外探测器2可获取到待检测气体SF6所泄露的环境中的物体发出的所有波段的红外线对应的红外成像信息，即获取到背景图像信息，如图5所示，并将其输出，如输出至显示装置，如显示器等。

在此，本发明通过将滤光片1切出所述光路，非制冷红外探测器2还用于获取并输出在所述滤光片1切出所述光路时的红外成像信息，实现了本发明中的气体检测装置除用于检测气体泄漏的功能之外，还可单纯地用做红外热像仪，即本发明中的气体检测装置兼具气体检测设备及可作为红外热像仪两种设备的功能，方便了用户在不同场合使用。

优选地，该气体检测装置还包括第一图像处理装置（未示出）。具体地，所述非制冷红外探测器2获取并输出在所述滤光片1切出所述光路时的背景图像信息；获取并输出在所述滤光片1切入所述光路时的气体图像信息；第一图像处理装置将所述非制红外冷探测器2所获取并输出的背景图像信息与气体图像信息相融合，以获得融合后的第一融合图像信息。例如，假设当气体SF6泄漏到环境中，或者，密封气体SF6的设备如发生了泄漏，可采用如图3所示的气体检测装置对SF6进行检测，通过切换机构4中的电机装置41，将安装滤光片1的支架42切入切出非制冷红外探测器2所在的光路，非制冷红外探测器2既可获取并输出在所述滤光片1切出所述光路时如图5所示的背景图像信息，又可获取并输出在所述滤光片1切入所述光路时如图2所示的气体图像信息，非制冷红外探测器2将获取的如图5所示的背景图像信息及如图2所示的气体图像信息输出至第一图像处理装置，由第一图像处理装置将所述非制红外冷探测器2所获取并输出的背景图像信息与气体图像信息相融合，如采用一定的权重将两幅图像进行简单叠加，或者，通过对所述气体图像信息进行初步处理，判断出气体大致存在的区域后，将该区域的图像加权叠加到所述背景图像信息上，以获得融合后的第一融合图像信息，如图6所示，以提供给对应用户，由用户通过观察所述第一融合图像信息，发现气体泄漏的位置信息。

在此，本发明通过将背景图像信息与气体图像信息相融合，因所述滤光片1切入切出所述光路前后对应的光路系统与目标相对位置不变，将具有高对比度的背景图像信息与气体图像信息相融合后，得到的第一融合图像信息较为清晰，本发明通过背景图像信息以辅助定位气体泄漏位置信息，相对于仅通过气体图像信息判断是否有气体泄漏及其泄漏位置信息的方法来说，提高了观测效果，相应地，也提高了确定气体泄漏位置信息的准确度及确定效率。

图7示出根据本发明另一个实施例的气体检测装置的结构示意图，其中，图7所示的气体检测装置基于图3所示的气体检测装置。如图7所示，其中，该气体检测装置还包括补偿片5，用于补偿所述滤光片1切入与切出所述光路时产生的光程差；其中，切换机构4还用于控制所述补偿片5切入切出所述光路，以使得所述滤光片1和所述补偿片5中至多一个出现在所述光路中；非制冷红外探测器2既可获取并输出在所述滤光片1切入所述光路且所述补偿片5切出所述光路时的红外成像信息；还可获取并输出在所述滤光片1切出所述光路且所述补偿片5切入所述光路时的红外成像信息；也可获取并输出所述滤光片1及所述补偿片5均切出所述光路时的红外成像信息。

在此，所述补偿片5用于补偿滤光片1切入与切出所述光路时产生的光程差，当气体检测装置配置一个滤光片1时，该气体检测装置只需一个与滤光片1相对应的补偿片5即可，当气体检测装置配置多个分别具有不同透射波段的滤光片以能够检测不同气体时，该气体检测装置需配置多个补偿片分别对应于具有不同透射波段的滤光片。优选地，所述补偿片与所述滤光片的基材具有相同或近似的折射率厚度乘积，如所述补偿片的折射率及其厚度的乘积与该补偿片所对应的滤光片的基材的折射率与基材厚度的乘积相同，或者，两者的误差不超过30%。由于滤光片都有一定的厚度和折射率，因此滤光片切入切出所述光路时，会导致入射红外线至非制冷红外探测器2的光程具有光程差，因而导致滤光片切入切出所述光路时，非制冷红外探测器2获取的红外成像信息之间沿光轴方向有一个微小的偏移，从而使得每次滤光片切入或切出所述光路均需调整光学系统以重新聚焦，给使用带来不便，在此，本发明通过加入补偿片以补偿对应滤光片切入与切出所述光路时产生的光程差，如补偿片与所述滤光片的基材具有相近的折射率厚度乘积，使得该补偿片恰好能补偿滤光片切入切出光路时产生的光程差，从而能够补偿滤光片切入切出光路时所引起的像面偏移，避免重新调焦，方便了用户使用。

在此，加入补偿片后的切换机构4的实现方式包括但不限于以下至少任一项：

1）所述切换机构4包括电机装置、用于安装一个或多个所述滤光片及所述补偿片的第一支架，其中，所述滤光片及所述补偿片位于所述第一支架的不同位置处，所述电机装置用于控制所述第一支架运动以控制所述滤光片和所述补偿片切入切出所述光路。

优选地，当气体检测装置配置一个滤光片1时，如图7所示，切换机构4包括电机装置41、用于安装滤光片1及所述补偿片5的第一支架42，其中，所述滤光片1及所述补偿片5位于所述第一支架42的不同位置处，所述电机装置41用于控制所述第一支架42运动以控制所述滤光片1和所述补偿片5切入切出所述光路，如通过电机装置41控制第一支架42的支架臂的伸缩位置使得滤光片1和补偿片5中至多一个切入所述光路。

优选地，当在气体检测装置中配置多个分别具有不同透射波段的滤光片以能够检测不同气体时，切换机构中的用于安装该多个滤光片及其对应的补偿片的支架可以是轮状，如滤光片转轮，该滤光片转轮上安装多个分别具有不同透射波段的滤光片及其对应的补偿片，每一滤光片的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收峰值波长，并通过切换机构中的电机装置控制滤光片转轮运动，以控制该多个滤光片及其对应的补偿片切入切出所述光路，使得在同一时间内只有一对滤光片及其对应的补偿片中至多一个切入所述光路，以根据待检测气体的类别，将对应的滤光片及该滤光片所对应的补偿片中至多一个切入所述光路切入所述光路，从而实现多种气体检测。在此，滤光片及其对应的补偿片可位于同一滤光片转轮的不同位置处，也可位于不同的滤光片转轮上。

2）所述切换机构包括第一电机装置、第二电机装置、用于安装一个或多个所述滤光片的第二支架，以及用于安装所述补偿片的第三支架，其中，所述第一电机装置通过控制所述第二支架运动以控制所述滤光片切入切出所述光路，所述第二电机装置通过控制所述第三支架运动以控制所述补偿片切入切出所述光路。

优选地，当气体检测装置配置一个滤光片1时，如图8所示，切换机构4包括第一电机装置41、第二电机装置43、用于安装所述滤光片1的第二支架42，以及用于安装所述补偿片5的第三支架44，其中，所述第一电机装置41通过控制所述第二支架42运动以控制所述滤光片1切入切出所述光路，所述第二电机装置43通过控制所述第三支架44运动以控制所述补偿片5切入切出所述光路，如通过第一电机装置41与第二电机装置43的联动使得滤光片1及补偿片5中至多一个出现在所述光路中。在此，所述第一电机装置41及所述第二电机装置43包括但不限于如直线电机、摆动电机、步进电机等。

优选地，当在气体检测装置中配置多个分别具有不同透射波段的滤光片且每一滤光片的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收峰值波长以能够检测不同气体时，切换机构中的用于安装该多个滤光片及其对应的补偿片的支架可以是轮状，如滤光片转轮，用于对应的多个补偿片的支架也可以是轮状，如补偿片转轮，而安装滤光片的滤光片转轮与安装补偿片的补偿片转轮分别由不同的电机装置控制，可通过控制滤光片转轮的电机装置与控制补偿片转轮的电机装置的联动，以控制该多个滤光片及其对应的补偿片切入切出所述光路，使得在同一时间内只有一对滤光片及其对应的补偿片中至多一个切入所述光路，以根据待检测气体的类别，将对应的滤光片及该滤光片所对应的补偿片中至多一个切入所述光路切入所述光路，从而实现多种气体检测。优选地，所述滤光片转轮及所述补偿片转轮还可包括不含任何光学片的空隙，以用于单纯的红外成像。

本领域技术人员应理解上述加入补偿片后的切换机构的实现方式仅为示例，其他现有的或今后可能出现的加入补偿片后的切换机构4的实现方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

具体地，在此，仅以如图7所示的气体检测装置中配置一个滤光片1及其对应的补偿片5、且滤光片1与补偿片5位于同一支架42的不同位置处为例进行说明，假设当气体SF6泄漏到环境中，或者，密封气体SF6的设备如发生了泄漏，可采用如图7所示的气体检测装置对SF6进行检测，通过切换机构4中的电机装置41，控制安装滤光片1及补偿片5的第一支架42的支架臂的伸缩位置以使得滤光片1切入非制冷红外探测器2所在的光路，且补偿片5切出非制冷红外探测器2所在的光路，其中，滤光片1的透射波段包含10.55μm、半高宽为0.1μm～1.3μm，以滤掉检测气体SF6红外吸收波段以外的大部分红外辐射，待检测气体SF6所泄露的环境中的物体发出的红外线经红外镜头3形成汇聚光后，投射至滤光片1，经滤光片1过滤之后，只有滤光片1允许透过波段的红外线入射至非制冷红外探测器2，非制冷红外探测器2便可获取到经滤光片1的红外成像信息，并将其输出，如输出至显示装置，如显示器等，以便用户通过显示装置观察该气体的红外成像信息，如图2所示，判断是否有气体泄漏，及气体泄漏的位置信息；然后，通过切换机构4中的电机装置41，控制安装滤光片1及补偿片5的第一支架42的支架臂的伸缩位置以使得滤光片1切出非制冷红外探测器2所在的光路，且补偿片5切入非制冷红外探测器2所在的光路，此时，待检测气体SF6所泄露的环境中的物体发出的红外线经红外镜头3形成汇聚光后，入射至补偿片5，透过补偿片5之后入射至非制冷红外探测器2，因为没有滤光片1的存在，且补偿片5补偿了滤光片1切入切出所述光路时的光程差，此时，非制冷红外探测器2可获取到待检测气体SF6所泄露的环境中的物体发出的所有波段的红外线对应的红外成像信息，即获取到背景图像信息，如图5所示，并将其输出，如输出至显示装置，如显示器等。

优选地，该气体检测装置还包括第二图像处理装置（未示出）。具体地，非制冷红外探测器获取并输出在所述滤光片切出所述光路且所述补偿片切入所述光路时的背景图像信息；获取并输出在所述滤光片切入所述光路且所述补偿片切出所述光路时的气体图像信息；第二图像处理装置将所述非制冷红外探测器所获取并输出的背景图像信息与气体图像信息相融合，以获得融合后的第二融合图像信息。例如，假设当气体SF6泄漏到环境中，或者，密封气体SF6的设备如发生了泄漏，可采用如图7所示的气体检测装置对SF6进行检测，通过切换机构4中的电机装置41，控制安装滤光片1及补偿片5的第一支架42的支架臂的伸缩位置以使得滤光片1及补偿片5中至多一个出现在非制冷红外探测器2所在的光路中，非制冷红外探测器2既可获取并输出滤光片1切出所述光路且补偿片5切入所述光路时的如图5所示的背景图像信息，又可获取并输出滤光片1切入所述光路且补偿片5切出所述光路时的如图2所示的气体图像信息，非制冷红外探测器2将获取的如图5所示的背景图像信息及如图2所示的气体图像信息输出至第二图像处理装置，由第二图像处理装置将所述非制红外冷探测器2所获取并输出的背景图像信息与气体图像信息相融合，如采用一定的权重将两幅图像进行简单叠加，或者，通过对所述气体图像信息进行初步处理，判断出气体大致存在的区域后，将该区域的图像加权叠加到所述背景图像信息上，以获得融合后的第二融合图像信息，如图6所示，以提供给对应用户，由用户通过观察所述第二融合图像信息，发现气体泄漏的位置信息。

本领域技术人员应能理解，以上图1、图3、图7以及图8中所示出的本发明的气体检测装置中以滤光片位于红外镜头和非制冷焦平面之间的情况举例，对于红外镜头位于滤光片和非制冷焦平面之间的情况同样适用，所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架均包括转轮的形式。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (8)

1.一种气体检测装置，包括：

滤光片，其中，所述滤光片的透射波段包含对应的待检测气体的红外吸收峰值波长；

非制冷红外探测器，用于获取并输出经所述滤光片的红外成像信息；

红外镜头，用于将待检测气体所在环境中的物体发出的红外线汇聚至所述非制冷红外探测器；

其中，所述滤光片为一个或多个，分别对应一种或多种待检测气体，其中，该气体检测装置还包括：

切换机构，用于控制一个或多个所述滤光片切入切出所述非制冷红外探测器所在的光路；

其中，所述非制冷红外探测器还用于：

-获取并输出在所述滤光片切出所述光路时的红外成像信息；

其中，所述气体检测装置还包括：

补偿片，用于补偿所述滤光片切入与切出所述光路时产生的光程差；

其中，所述切换机构还用于控制所述补偿片切入切出所述光路，以使得所述滤光片和所述补偿片中至多一个出现在所述光路中；

所述非制冷红外探测器，用于：

-获取并输出在所述滤光片切入所述光路且所述补偿片切出所述光路时的红外成像信息；

-获取并输出在所述滤光片切出所述光路且所述补偿片切入所述光路时的红外成像信息；

-获取并输出所述滤光片及所述补偿片均切出所述光路时的红外成像信息；

其中，该气体检测装置还包括：

图像处理装置，用于：

-将所述非制冷红外探测器所获取并输出的背景图像信息与气体图像信息相融合，以获得融合后的融合图像信息；

其中，所述非制冷红外探测器用于：

-获取并输出在所述滤光片切出所述光路且所述补偿片切入所述光路时的背景图像信息；

-获取并输出在所述滤光片切入所述光路且所述补偿片切出所述光路时的气体图像信息。

2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中，所述切换机构包括电机装置，以及用于安装一个或多个所述滤光片的支架，其中，所述电机装置用于控制所述支架运动以控制所述滤光片切入切出所述光路。

3.根据权利要求1所述气体检测装置，其中，所述切换机构包括电机装置、用于安装一个或多个所述滤光片及所述补偿片的第一支架，其中，所述滤光片及所述补偿片位于所述第一支架的不同位置处，所述电机装置用于控制所述第一支架运动以控制所述滤光片和所述补偿片切入切出所述光路。

4.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中，所述切换机构包括第一电机装置、第二电机装置、用于安装一个或多个所述滤光片的第二支架，以及用于安装所述补偿片的第三支架，其中，所述第一电机装置通过控制所述第二支架运动以控制所述滤光片切入切出所述光路，所述第二电机装置通过控制所述第三支架运动以控制所述补偿片切入切出所述光路。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体检测装置，其中，所述补偿片与所述滤光片的基材具有相同或近似的折射率厚度乘积。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的气体检测装置，其中，所述滤光片的透射波段半高宽≤2μm，所述滤光片在所述非制冷红外探测器有响应的其他波段具有低透射率。

7.根据权利要求6所述的气体检测装置，其中，当所述待检测气体为SF6时，所述滤光片的透射波段包含10.55μm，半高宽为0.1μm～1.3μm。

8.一种红外热像仪，其中，所述红外热像仪包括权利要求1至7中任一项所述的气体检测装置。