CN104697716A - 甲烷气体检漏红外成像仪 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种专门用于甲烷气体红外成像检测气体泄漏的仪器，首先根据甲烷气体的红外吸收光谱特征的典型吸收波长，设计一套甲烷气体红外成像检测仪，整套仪器包括仪器壳体、在仪器壳体内的红外焦平面探测器及红外图像采集预处理及增强处理模块、红外镜头（内有光谱窄带鉴别器件）、激光指示器、翻转功能的液晶显示屏、取景器、AV输出端口等按照一定要求装配在一起，构成一套甲烷气体红外成像检测仪。红外成像检测仪采集到甲烷气体红外辐射的变化，然后经过红外图像处理模块采集处理模块进行图像增强处理并且输出到液晶显示屏。这样，通常看不见的甲烷气体和泄漏所在的部位，同时清晰实时的显示在甲烷气体红外成像仪的液晶显示器。本发明无需使用激光器和其他辅助辐射装置，实现了甲烷气体的可视检测。

Description

甲烷气体检漏红外成像仪

技术领域

本发明涉及一种专门用于石化及天然气管道气体泄漏的仪器，更确切的说是针对甲烷气体管道、容器、设备发生泄漏时，采用红外成像技术、红外带通滤光器件及图像处理增强技术及时发现其泄漏位置，并且用可见的图像直接显示出来的仪器。

背景技术

甲烷气体作为环保的可燃气体和化工原料, 甲烷气体泄漏不但影响周围的安全，而且甲烷气体已被国际环境保护机构认定为温室气体,甲烷气体的泄漏不仅会威胁安全,而且还会破坏环境。甲烷气体泄漏检测是亟待解决的技术难题。及时发现甲烷气体泄漏对于安全和环境保护具有极重要的意义。甲烷气体无色，传统的检测方法无法直接判定泄漏位置；本发明用与甲烷气体分子光谱匹配的红外带通滤光器件和针对甲烷气体的红外图像处理增强算法，实现了对甲烷气体的检测；甲烷气体和泄漏的具体位置的图像，能清晰地显示在红外成像仪的显示器上，即用可见的图像把甲烷气体泄漏的具体状况直接显示出来，本发明无需使用激光器和红外辅助辐射装置，实现了甲烷气体的可视检测。

发明内容

本发明针对现有甲烷气体检测只能在一定条件下检测甲烷气体泄漏浓度，但不能发现甲烷气体泄漏的具体位置，从而造成在某些情况下使用不便的问题；首先根据甲烷气体的红外吸收光谱特征的典型吸收波长，设计一套带有光谱匹配的红外带通滤光器件，此器件的中心波长为3.43um，带宽为0.3um（参见图1）通过红外带通滤光器件从目标和背景红外辐射复杂光谱的入射光线中滤出所需要的波段的红外辐射，并且聚焦在红外探测器的焦平面上；设计一套红外图像采集处理模块；将红外成像系统采集到的数据经过红外图像采集处理模块进行增强处理，背景差分图像增强算法进行增强处理，此算法基于图像序列和参考背景模型相减，实现运动目标的检测，由于泄漏的甲烷气体对于背景是相对运动的，因此将此图像增强算法用于气体泄漏检测，会使看到甲烷气体泄漏更清晰。在检测甲烷气体泄漏时，泄漏的甲烷气体吸收了周围环境中的红外辐射，红外成像系统采集到甲烷气体红外辐射的变化，红外辐射经过光学镜头的聚焦，经过红外带通滤光器件从目标和背景红外辐射复杂光谱的入射光线中滤出所需要的波段的红外辐射，最终辐射聚焦在并且聚焦在红外探测器的焦平面上，然后经过红外图像采集处理模块进行图像增强处理并且输出到液晶显示屏或者取景器上。这样，通常看不见的甲烷气体和泄漏所在的部位，同时清晰实时的显示在甲烷气体红外成像仪的液晶显示器或者取景器上。本发明无需使用激光器和红外辐射装置其他辅助辐射装置，实现了甲烷气体的可视检测。

附图说明

图1 带红外带通滤光器件的红外镜头；由（1）红外镜头；（2）红外带通滤光器件；（3）红外焦平面成像阵列

图2，图3专用气体红外成像检测仪外形图，由(1)液晶屏；（2）调节控制键;（3）内置锂电池的充电接口；（4）视频输出端口；（5）防脱落背带穿孔；（6）电源开关；（7）仪器提手；（8）激光瞄准器；（9）带红外带通滤光器件红外镜头；（10）腕带；（11）红外焦平面探测器及红外图像采集处理模块（在仪器壳体内部）（12）仪器外壳。

 本发明具体采用如下技术方案，即：

1.  一种甲烷气体红外成像检测仪，其特征是，所述甲烷气体红外成像检测仪包括仪器外壳（12）、在仪器壳体内的红外焦平面探测器及红外图像采集增强模块（11）、带红外带通滤光器件红外镜头（9）、激光瞄准器（8）、翻转功能的液晶显示屏（1）、视频输出端口（4）等按照一定的设计要求装配在一起，构成一套甲烷气体红外成像检测仪。所述的红外成像仪是一套红外热像仪系统，在检测甲烷气体泄漏时，泄漏的甲烷气体吸收了周围环境中的红外辐射，红外成像系统采集到甲烷气体红外辐射的变化，然后经过在检测甲烷气体泄漏时，泄漏的甲烷气体吸收了周围环境中的红外辐射，红外成像系统采集到甲烷气体红外辐射的变化，红外辐射经过光学镜头，然后经过带通滤光器件，此器件过滤了不必要的背景红外干扰，相对突出了甲烷气体的红外辐射变化。并聚焦到红外焦平面探测器，探测器采集信号，然后将信号经过红外图像处理模块采集处理模块，对从焦平面红外探测器采集的原始的红外图像进行非均匀校正、盲元补偿及图像预处理，背景差分图像增强算法进行增强处理，此算法基于图像序列和参考背景模型相减，实现运动目标的检测，由于泄漏的甲烷气体对于背景是相对运动的，因此将此图像增强算法用于气体泄漏检测，会使看到甲烷气体泄漏更清晰，并且将红外图像转换为视频图像，可以输出到液晶显示屏，这样通常肉眼看不到的气体泄漏 ，通过甲烷气体红外成像检测仪发现气体泄漏的位置，又可以通过视频信号输出端口输出到视频录像装置中对图像进行存储，可以存储为技术档案，供以后分析使用。

Claims (1)

1.一种专用甲烷气体泄漏检测红外成像仪，其特征是，首先根据甲烷气体分子的红外吸收光谱特征的典型吸收波长，设计一套甲烷气体红外成像检测仪，整套仪器包括仪器壳体、在仪器壳体内的红外非制冷焦平面探测器及红外图像采集增强处理模块、红外镜头、设计一套带有光谱匹配的红外带通滤光器件片（符合甲烷气体的红外吸收光谱特征）、激光瞄准器、液晶显示屏、内置锂电池充电端口、AV输出端口等按照一定设计要求装配在一起，构成一套便携式甲烷气体红外成像检测仪，红外成像系统采集到甲烷气体红外辐射与周围背景辐射的微弱差异，然后经过红外图像处理模块采集处理模块进行图像增强处理并且输出到液晶显示屏，这样，通常看不见的甲烷气体和泄漏状况及所在的部位，同时清晰实时的显示在甲烷气体红外成像仪的液晶显示器，本发明无需使用激光器和红外辅助辐射装置，实现了甲烷气体的可视检测。