CN104897600A - 红外气体三维成像探测装置及其探测被测气体距离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的红外气体三维成像探测装置，包括成像镜头、滤光片轮、红外探测器、电机和红外图像处理系统，其特征是所述的成像镜头有两个，分为第一成像镜头和第二成像镜头；所述的红外探测器也有两个，分为第一红外探测器和第二红外探测器，两个红外探测器对称设置；所述的第一红外探测器和第一成像镜头和第一红外探测器同轴设置，第二红外探测器和第二成像镜头同轴设置，所述的滤光片轮设置在成像镜头和红外探测器之间，并且通过转轴和电机连接，滤光片轮上设置有两个滤光片组，每个滤光片组由两块沿滤光片轮直径方向对称放置的窄带滤光片组成，两块窄带滤光片的透过波长相同，每个滤光片组设置波长不同。

Description

红外气体三维成像探测装置及其探测被测气体距离的方法

技术领域

本发明本涉及红外气体成像技术领域，特别是一种红外气体三维成像探测装置装置及其探测被测气体距离的方法。

背景技术

在管道的气体泄露探测中，经常用到红外气体成像检测装置，这些装置通常由红外成像镜头、红外窄带滤光片、红外探测器以及相应的成像控制、显示电路组成，它们可以检测到气体泄露到空气中的图像。对于不同的泄露气体可以采用不同的窄带滤光片，获取气体的特征光谱图像来加以区分。但对于不同位置的管道同时分别泄露不同气体时，如果远距离拍摄的两种气体图像叠加在一起，则无法区分不通气体泄露的空间区域，为了解决这一问题，本发明提出了一种多波长红外气体三维成像探测装置，可以有效探测不同泄露气体的空间区域。

发明内容

本发明的目的在于克服红外气体成像检测装置中的多种气体空间分布的检测问题，提出一种多波长红外气体三维成像探测装置及其探测被测气体距离的方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的红外气体三维成像探测装置，包括成像镜头、滤光片轮、红外探测器、电机和红外图像处理系统，其特征是所述的成像镜头有两个，分为第一成像镜头和第二成像镜头；所述的红外探测器也有两个，分为第一红外探测器和第二红外探测器，两个红外探测器对称设置；所述的第一红外探测器和第一成像镜头和第一红外探测器同轴设置，第二红外探测器和第二成像镜头同轴设置，所述的滤光片轮设置在成像镜头和红外探测器之间，并且通过转轴和电机连接，滤光片轮上设置有两个滤光片组，每个滤光片组由两块沿滤光片轮直径方向对称放置的窄带滤光片组成，两块窄带滤光片的透过波长相同，每个滤光片组设置波长不同。

红外气体三维成像探测装置的探测被测气体距离的方法，其特征是设第一红外探测器和第二红外探测器之间距离为d，第一成像镜头和第二成像镜头的焦距为f；气体中某一特征点在第一红外探测器4得到的图像位置偏离图像中心坐标为x1，在第二红外探测器5得到的图像位置偏离图像中心坐标为x2，则该气体的特征点离探测装置的距离L为：

$L=\frac{\mathrm{df}}{x1+x2}.$

本发明所得到的红外气体三维成像探测装置及其探测被测气体距离的方法，通过设置两套探测设备，然后通过得到的两个图像的之间的差别，计算得到被测气体的距离。同时通过滤光片轮的设计，装载多种不同的滤光片，对应不同的气体有效的解决了实际使用中无法却一点不同泄露气体空间区域的方法，大大提高了测量的准确性和有效性

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明滤光片轮结构示意图。

图3是本发明计算方法示意图

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1。

如图1所示，本装置由第一成像镜头1、第二成像镜头2、滤光片轮3、第一红外探测器4、第二红外探测器5、红外图像处理系统6、电机7组成；其中气体的特征图像光线经过第一成像镜头1和滤光片轮3上的滤光片投射到第一红外探测器4，气体的特征图像光线经过第二成像镜头2和滤光片轮3上的窄带滤光片投射到第二红外探测器5；第一红外探测器4和第二红外探测器5的图像信号分别连接到红外图像处理系统6上；滤光片轮3上设置有电机7。

本发明装置中第一成像镜头1与第二成像镜头2，第一红外探测器4和第二红外探测器5在水平方向对称放置；第一成像镜头1与第一红外探测器4同轴放置，第二成像镜头2和第二红外探测器5同轴放置。

以测量两种气体为例，测量时电机驱动滤光片轮旋转，使通过第一成像镜头和第二成像镜头的图像分别通过波长为λ1的窄带滤光片，此时第一红外探测器4和第二红外探测器5上只能看到特征波长为λ1的气体1，由于两个成像镜头之间存在一定距离，根据三角测量原理可以得到气体1离测量装置的距离；检测完成后电机将滤光片轮切换到波长λ2，此时第一红外探测器4和第二红外探测器5上只能看到特征波长为λ2的气体2，同样根据三角测量原理可以得到气体2离测量装置的距离。

如图2所示，滤光片轮由滤光片支撑架和至少两个滤光片组构成。其中每个滤光片组由两块沿滤光片轮直径方向对称放置的窄带滤光片构成，两块窄带滤光片的透过波长相同。对称放置的目的是使滤光片轮转动到某一位置时，同一组中的两个滤光片正好处于水平位置，使测量图像分别通过对应的滤光片，从而使电机转动到其他角度时，可以把两路探测器同时切换到另一波长。不同滤光片组设置不同的波长。

如图3所示，红外图像处理系统6根据以下方法计算气体的空间位置：

设第一红外探测器4和第二红外探测器5之间距离为d，第一成像镜头1和第二成像镜头2的焦距为f；气体中某一特征点在第一红外探测器4得到的图像位置偏离图像中心坐标为x1，在第二红外探测器5得到的图像位置偏离图像中心坐标为x2，则该气体的特征点离探测装置的距离L为:

$L=\frac{\mathrm{df}}{x1+x2}.$

Claims (2)

1.一种红外气体三维成像探测装置，包括成像镜头、滤光片轮、红外探测器、电机和红外图像处理系统，其特征是所述的成像镜头有两个，分为第一成像镜头和第二成像镜头；所述的红外探测器也有两个，分为第一红外探测器和第二红外探测器，两个红外探测器对称设置；所述的第一红外探测器和第一成像镜头和第一红外探测器同轴设置，第二红外探测器和第二成像镜头同轴设置，所述的滤光片轮设置在成像镜头和红外探测器之间，并且通过转轴和电机连接，滤光片轮上设置有两个滤光片组，每个滤光片组由两块沿滤光片轮直径方向对称放置的窄带滤光片组成，两块窄带滤光片的透过波长相同，每个滤光片组设置波长不同。

2.一种如权利要求1所述的红外气体三维成像探测装置的探测被测气体距离的方法，其特征是设第一红外探测器和第二红外探测器之间距离为d，第一成像镜头和第二成像镜头的焦距为f；气体中某一特征点在第一红外探测器4得到的图像位置偏离图像中心坐标为x1，在第二红外探测器5得到的图像位置偏离图像中心坐标为x2，则该气体的特征点离探测装置的距离L为：

$L=\frac{\mathrm{df}}{x1+x2}.$