CN108801967A - 双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法 - Google Patents
双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108801967A CN108801967A CN201810642105.5A CN201810642105A CN108801967A CN 108801967 A CN108801967 A CN 108801967A CN 201810642105 A CN201810642105 A CN 201810642105A CN 108801967 A CN108801967 A CN 108801967A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- infrared
- filter plate
- processing unit
- analysis
- focal plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 126
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000001931 thermography Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 88
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 77
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 36
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 36
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 34
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012795 verification Methods 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 210000001951 dura mater Anatomy 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
- G01N21/3518—Devices using gas filter correlation techniques; Devices using gas pressure modulation techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法涉及气体红外热成像探测技术领域，解决了不存在红外波段双通道滤波器件、非制冷红外热成像探测系统灵敏度差准确性低、探测甲烷气体方法所得结果的准确性低的问题。双通带滤波器件，包括基板、设置在基板第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片，透射波段均在3～15μm之间。红外热成像探测系统，包括上述的双通带滤波器、红外镜头、红外焦平面探测器和分析处理单元等。使用红外热成像探测系统探测甲烷的方法，包括步骤一和二分别采用第一单通带滤波片和第二单通带滤波片双步骤来识别确认甲烷，和步骤三采用双通带滤波器检测甲烷浓度，探测和检测灵敏且结果准确。
Description
技术领域
本发明总体上涉及气体红外热成像探测技术领域，具体涉及双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法。
背景技术
很多物质具有双吸收峰的特性，其中的有些物质的特征吸收峰均在红外波段，现有的双通带滤波器件不存在双吸收峰的滤波片，使得对物质的研究探测大大受限。
甲烷气体在红外波段具有红外特征吸收峰，因此可通过气体红外热成像技术能够实现甲烷气体的探测。目前国内外公开的甲烷红外热成像探测系统多为制冷型红外探测系统，制冷型红外探测系统具有结构复杂、价格昂贵且制冷器件寿命短等缺点，而非制冷红外热成像探测系统结构相对简单且工作寿命长，但存在灵敏度较差、准确性低的问题。以甲烷气体为例，甲烷气体在红外波段有两个特征吸收峰，而非制冷红外热成像探测系统仅能探测甲烷单个特征吸收峰，损失掉了另一个波段的特征吸收峰光谱，导致非制冷红外热成像探测系统的灵敏度较差、准确性低，探测的甲烷气体浓度值较低，探测甲烷气体方法所得的结果的准确性低。
发明内容
为了解决不存在红外波段双通道滤波器件、非制冷红外热成像探测系统灵敏度差准确性低、探测甲烷气体方法所得结果的准确性低的问题，本发明提供双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
双通带滤波器件，包括基板、第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片，所述第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片均设置在基板上，第一单通带滤波片和第二单通带滤波片的透射波段的中心波长分别落在双通带滤波片的两个透射波段中，第一单通带滤波片和第二单通带滤波片的透射波长不同，第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片的透射波段均在3～15μm之间。
进一步的，所述双通带滤波片包括基片、镀在基片前表面的第一膜系和镀在基片后表面的第二膜系，第一膜系的所有透射波段和第二膜系的所有透射波段具有两个重合的透射波段，两个重合的透射波段为双通带滤波片的两个透射波段。
进一步的，所述第一膜系在3.1～3.5μm、7.5～7.8μm高透过，在3.7～6.0μm波段截止；第二膜系在3.1～3.5μm、7.57～7.77μm高透过，在6.0～7.47μm、7.87～10μm波段截止。
进一步的，所述双通带滤波片的两个透射波段分别在3.1～3.5μm和7.57～7.77μm范围内。
进一步的，所述第一单通带滤波片的透射波段的中心波长为3.31μm，第二单通带滤波片的透射波段的中心波长为7.67μm，双通带滤波片的两个透射波段的中心波长分别为3.31μm和7.67μm。
进一步的，所述第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片圆周分布在基板上，在基板上、圆周分布的圆心处设置有安装孔。
包含双通带滤波器件的红外热成像探测系统，还包括：红外镜头、红外焦平面探测器、信号转换电路、分析处理单元、显示报警单元、电机驱动器和电机；第一单通带滤波片、第二单通带滤波片或双通带滤波片与红外镜头、红外焦平面探测器依次同轴排列，红外焦平面探测器、信号转换电路、分析处理单元、显示报警单元依次电连接，分析处理单元、电机驱动器、电机依次电连接；基板通过安装孔安装在电机的转轴上；
信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收并分析电信号，分析处理单元根据分析的电信号控制电机驱动器或显示报警单元，电机驱动器驱动电机运转。
红外热成像探测系统还包括保护窗口，所述保护窗口、双通带滤波器件和红外镜头依次排列。
应用红外热成像探测系统探测甲烷的方法，所采用的双通带滤波片的两个透射波段分别在3.1～3.5μm和7.57～7.77μm范围内；该方法包括如下步骤：
步骤一、第一单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，若此时有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元通过电机驱动器控制电机运转，使基板旋转至第二单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，进行步骤二；若此时没有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤二、若此时有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元判断被测气体为甲烷，进行步骤三；若此时没有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤三、分析处理单元通过控制电机驱动器来控制电机运转，基板旋转至双通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器同轴排列，红外光经双通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器接收，信号转换电路将探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元分析电信号获取甲烷气体的浓度信息，并将甲烷浓度信息发送至显示报警单元进行显示和控制显示报警单元报警，结束探测。
应用红外热成像探测系统探测甲烷的方法，所采用的双通带滤波片的两个透射波段分别在3.1～3.5μm和7.57～7.77μm范围内；该方法包括如下步骤：
步骤一、第二单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，若此时有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元通过电机驱动器控制电机运转，使基板旋转至第一单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，进行步骤二；若此时没有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤二、若此时有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元判断被测气体为甲烷，进行步骤三；若此时没有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤三、分析处理单元通过控制电机驱动器来控制电机运转，基板旋转至双通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器同轴排列，红外光经双通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器接收，信号转换电路将探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元分析电信号获取甲烷气体的浓度信息，并将甲烷浓度信息发送至显示报警单元进行显示和控制显示报警单元报警，结束探测。
本发明的有益效果是：
1、通过在基板上设有透射波段均在3～15μm之间的第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片，得到红外波段双通道滤波器件，且一个滤波器件具有多个滤波片，无需多次更换，使用方便。
2、在红外热成像探测系统采用双通带滤波器，能探测气体两个特征吸收峰，提高红外热成像探测系统的探测气体的灵敏度和准确性，提高红外热成像探测系统探测气体浓度的准确性。同时结构简单，工作寿命长。
3、使用红外热成像探测系统探测甲烷的方法，不仅操作简单，而且识别灵敏、双重确定使得探测准确、检测所得到的甲烷浓度准确。
附图说明
图1为本发明的双通带滤波器件的结构示意图。
图2为本发明的双通带滤波器件的双通带滤波片的结构图。
图3为本发明的双通带滤波器件的双通带滤波片第一膜系的光谱特性图。
图4为本发明的双通带滤波器件的双通带滤波片第二膜系的光谱特性图。
图5为本发明的双通带滤波器件的双通带滤波片的光谱特性图。
图6为本发明的红外热成像探测系统的结构示意图。
图7为甲烷气体红外特征吸收光谱图。
图8为本发明的探测甲烷的方法的流程图。
图中：1、双通带滤波器件，1-1、基板，1-2、第一单通带滤波片，1-3、第二单通带滤波片，1-4、双通带滤波片，1-40、基片，1-41第一膜系，1-42、第二膜系，1-5、安装孔，1-6、空窗，2、红外镜头，3、红外焦平面探测器，4、信号转换电路，5、分析处理单元，6、显示报警单元，7、电机驱动器，8、电机，9、保护窗口。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
具体实施方式一
双通带滤波器件1，如图1所示，包括基板1-1、第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4，第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4均设置在基板1-1上。第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3的透射波段不相同，也不存在相同的透射波长。双通带滤波片1-4具有两个透射波段，两个透射波段分别对应第一单通带滤波片1-2的透射波段和第二单通带滤波片1-3的透射波段，第一单通带滤波片1-2和第二单通带滤波片1-3的透射波段的中心波长分别落在双通带滤波片1-4的两个透射波段中。双通带滤波片1-4包括基片1-40、镀在基片1-40前表面的第一膜系1-41、镀在基片1-40后表面的第二膜系1-42，双通带滤波片1-4的结构参见图2。第一膜系1-41的透射波段和第二膜系1-42的透射波段不完全相同，具有两个重合的透射波段。第一膜系1-41和第二膜系1-42组合得到双通带滤波片1-4的透射波段，双通带滤波片1-4的两个透射波段为第一膜系1-41的透射波段和第二膜系1-42的透射波段的两个重合的透射波段。具体可以为第一膜系1-41的透射波段包括第一单通带滤波片1-2的透射波段、第二单通带滤波片1-3的透射波段和第一其他透射波段，第二膜系1-42的透射波段包括第一单通带滤波片1-2的透射波段、第二单通带滤波片1-3的透射波段和第二其他透射波段，第一其他透射波段和第二其他透射波完全不重合，第一单通带滤波片1-2的透射波段、第二单通带滤波片1-3的透射波段、第一其他透射波段和第二其他透射波段覆盖了光谱的全部波段，即双通带滤波片1-4的透射波段由两个波段组成——第一单通带滤波片1-2透射波段和第二单通带滤波片1-3。
本实施方式中，双通带滤波器件1的第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4的透射波段均为3～15μm之间，即为红外波段的滤波器件。具体结构和透射波段可为：第一单通带滤波片1-2的透射波段的中心波长为3.31μm，即3.31μm附近高透过，为3.31μm单通带滤波片，第二单通带滤波片1-3的透射波段的中心波长为7.67μm，即7.67μm附近高透过，为7.67μm单通带滤波片。第一单通带滤波片1-2的透射波段为3.1～3.5μm，3.1～3.5μm高透射。第二单通带滤波片1-3的透射波段为7.57～7.77μm，7.57～7.77μm高透射。双通带滤波片1-4的基片1-40可采用锗Ge，第一膜系1-41和第二膜系1-42通过红外薄膜沉积手段分别沉积到Ge基片两侧的两个主面(前表面和后表面)上得到，三组分共同作用使双通带滤波片1-4在光谱性能上具有双通带滤波的能力，即在3.31μm和7.67μm附近具有高透过率，其余波段均截止。第一膜系1-41和第二膜系1-42的光谱性能基于光谱拆分技术得到。第一膜系1-41为表1所示，中心波长为4.56μm，第一膜系1-41在3.1～3.5μm、7.5～7.8μm高透过，3.7～6.0μm波段截止，其光谱性能如图3所示。第二膜系1-42为表2所示，中心波长为7.669μm，第二膜系1-42在3.1～3.5μm、7.57～7.77μm高透过，6.0～7.47μm以及7.87～10μm波段截止，其光谱性能如图4所示。第一膜系1-41和第二膜系1-42的共同作用，双通带滤波片1-4在3.1～3.5μm和
7.57～7.77μm高透射，3.7～7.47μm、7.87～10μm截止。双通带滤波片1-4的整体光谱性能如图5所示。
表1
表2
第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4呈圆周分布在基板1-1上。基板1-1上除了设置有第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4之外，还可以设置有空窗1-6，空窗1-6数量不限，空窗1-6为大气窗，暂不放置滤波片，预留的位置，可放置任何滤波片。基板1-1上的所有滤波片和空窗1-6呈圆周分布在基板1-1上。例如图1中，基板1-1上设有第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3、双通带滤波片1-4和空窗1-6，且均匀分布在基板1-1上。第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4呈圆周分布的圆心处，在基板1-1上设置有安装孔1-5。
效果：通过在基板1-1上设有透射波段均在3～15μm之间的第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4，得到红外波段双通道滤波器件，且一个滤波器件具有多个滤波片，无需多次更换，使用方便。基板1-1上设置有空窗1-6，增加基板1-1的用途，扩大基板1-1的适用范围。基板1-1上设置有安装孔1-5、第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3、双通带滤波片1-4和空窗1-6圆周分布，便于各个滤波片和空窗1-6的更换，无需变动与其配合的其他装置的位置。
具体实施方式二
红外热成像探测系统，采用具体实施方式一中的双通带滤波器件1，基板1-1上设有安装孔1-5，第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3和双通带滤波片1-4圆周分布在基板1-1上。
红外热成像探测系统如图6所示，双通带滤波器件1的任意滤波片或空窗1-6、红外镜头2、红外焦平面探测器3依次同轴排列，红外焦平面探测器3、信号转换电路4、分析处理单元5、显示报警单元6依次电连接，分析处理单元5、电机驱动器7、电机8依次电连接；基板1-1通过安装孔1-5安装在电机8的转轴上。保护窗口9位于双通带滤波器件1的一侧，也就是双通带滤波器件1位于保护窗口9和红外镜头2之间，用于保护红外镜头2和红外焦平面探测器3，保护窗口9采用前表面镀硬膜后表面镀增透膜等锗片。上述的“双通带滤波器件1的任意滤波片或空窗1-6”为双通带滤波器件1上的第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3、双通带滤波片1-4以及空窗1-6任意一个的中心均能够与红外镜头2、红外焦平面探测器3同轴，由于第一单通带滤波片1-2、第二单通带滤波片1-3、双通带滤波片1-4(以及空窗1-6)圆周分布，所以其中的任意一个滤波片或空窗1-6位于轴上，则其他的通过旋转也能够位于轴上。信号转换电路4用于将红外焦平面探测器3探测的光信号转化为电信号传输给分析处理单元5。分析处理单元5接收信号转换电路4传输的电信号、分析处理电信号、根据分析处理电信号结果控制电机驱动器7或显示报警单元6，显示报警单元6用于显示和报警，电机驱动器7用于控制电机8的运转，以此控制双通带滤波器件1的转动方向和角度，也就控制双通带滤波器件1上的哪个滤波片或空窗1-6位于轴上。红外焦平面探测器3选用宽光谱型非制冷红外焦平面探测器。
效果：红外热成像探测系统首先具有非制冷红外热成像探测系统的优点，结构简单，工作寿命长。另外在红外热成像探测系统采用双通带滤波器件1，能探测气体两个或多个特征吸收峰(空窗1-6中安装其他透射波段的滤波片)，提高红外热成像探测系统的探测气体的灵敏度和准确性，提高红外热成像探测系统探测气体浓度的准确性。
具体实施方式三
利用具体实施方式二的红外热成像探测系统探测甲烷气体，甲烷气体的红外特征吸收光谱图如图7所示，红外热成像探测系统的双通带滤波器件1为红外波段滤波器件，具体实施方式一中的双通带滤波片1-4采用在3.31μm和7.67μm附近具有高透过率而其余波段均截止的双通带滤波片1-4，两个透射波段为3.1～3.5μm和7.57～7.77μm(或两个透射波段在3.1～3.5μm和7.57～7.77μm范围内)。第一单通带滤波片1-2可采用透射波段中心波长为3.31μm的3.31μm单通带滤波片，第二单通带滤波片1-3可采用透射波段中心波长为7.67μm的7.67μm单通带滤波片。保护窗口9在红外光谱的3～10μm上无吸收且透过率良好。
保护窗口9外、正对着红外镜头2处为待测气体，探测步骤如下(探测甲烷的方法的流程如图8所示)：
步骤一、第一单通带滤波片1-2、红外镜头2和红外焦平面探测器3依次同轴排列，若此时有3.31μm波长的红外光(仅有3.31μm波长和3.31μm附近波长的红外光)通过第一单通带滤波片1-2和红外镜头2被红外焦平面探测器3探测到红外信号，则信号转换电路4进行光电信号转换并传输，分析处理单元5接收电信号并判断出红外焦平面探测器3接收到红外信号，然后分析处理单元5通过电机驱动器7控制电机8运转，使基板1-1旋转至第二单通带滤波片1-3、红外镜头2和红外焦平面探测器3依次同轴排列，进行步骤二；
若此时没有3.31μm波长的红外光(没有红外光)通过第一单通带滤波片1-2和红外镜头2，则红外焦平面探测器3没有探测到红外信号，信号转换电路4没有光电转换、没传输给分析处理单元5电信号，分析处理单元5没有接到电信号，则分析处理单元5认为待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测，对应图8的“结束”。(对应图8的“步骤一”“通过第一单通带滤波片1-2等判断是否有红外光信号”)
步骤二、若此时有7.67μm波长的红外光(仅有7.67μm波长或7.67μm附近波长的红外光)通过第二单通带滤波片1-3和红外镜头2被红外焦平面探测器3探测到，则信号转换电路4将光信号转换为电信号发送给分析处理单元5，分析处理单元5判断出红外焦平面探测器3接收到红外信号，则判断被测气体为甲烷，进行步骤三；
若此时没有7.67μm波长的红外光(没有红外光)通过第二单通带滤波片1-3和红外镜头2，那么红外焦平面探测器3没有探测到红外光，信号转换电路4没有转化工作，则分析处理单元5没有接收到电信号，分析处理单元5判断得红外焦平面探测器3未接收到红外信号，则分析处理单元5判断待测气体不是甲烷，完成待测气体的识别，结束探测。(对应图8的“步骤二”“通过第二单通带滤波片1-3等判断是否是甲烷”)
步骤三、分析处理单元5通过控制电机驱动器7来控制电机8运转，带动基板1-1旋转，使双通带滤波片1-4、红外镜头2和红外焦平面探测器3同轴排列，红外光(波长为3.1～3.5μm和7.57～7.77μm的红外光)经红外镜头2被红外焦平面探测器3接收，信号转换电路4将光信号转换为电信号传输给分析处理单元5，分析处理单元5进行分析，即分析处理单元5通过分析红外焦平面探测器3探测的图像信息来获取甲烷气体的浓度，分析处理单元5将得到的甲烷浓度信息发送并控制显示报警单元6进行显示和报警，结束探测。(对应图8的“步骤三”“通过双通带滤波片1-4等判断甲烷浓度，显示报警”)
上述的步骤一和步骤二没有顺序关系，既可以为步骤一、第二单通带滤波片1-3、红外镜头2和红外焦平面探测器3依次同轴排列，若此时有7.67μm波长的红外光通过红外镜头2被红外焦平面探测器3探测到红外信号，则分析处理单元5通过电机驱动器7控制电机8运转，使基板1-1旋转至第一单通带滤波片1-2、红外镜头2和红外焦平面探测器3依次同轴排列，进行步骤二；若此时没有7.67μm红外波长的光通过红外镜头2被红外焦平面探测器3探测到红外信号分析处理单元5判断待测气体不是甲烷，完成待测气体的识别；步骤二、若此时有3.31μm红外波长的光通过红外镜头2被红外焦平面探测器3探测到，则判断被测气体为甲烷，进行步骤三；若此时没有3.31μm波长的红外光通过红外镜头2，则分析处理单元5判断待测气体不是甲烷，完成待测气体的识别。
红外热成像探测系统的探测分为识别模式和监控模式。步骤一和步骤二为甲烷的识别阶段，对应红外热成像探测系统的识别模式。步骤三为甲烷的监控阶段开始对被测气体进行监控，对应红外热成像探测系统的监控模式。
每隔一定时间红外热成像探测系统重新启动，重新识别监控待测气体。
使用红外热成像探测系统探测甲烷的方法，不仅操作简单，而且识别灵敏、双重确定使得探测准确、检测所得到的甲烷浓度准确。
Claims (10)
1.双通带滤波器件，其特征在于，包括基板、第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片，所述第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片均设置在基板上，第一单通带滤波片和第二单通带滤波片的透射波段的中心波长分别落在双通带滤波片的两个透射波段中，第一单通带滤波片和第二单通带滤波片的透射波长不同，第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片的透射波段均在3～15μm之间。
2.如权利要求1所述的双通带滤波器件，其特征在于，所述双通带滤波片包括基片、镀在基片前表面的第一膜系和镀在基片后表面的第二膜系，第一膜系的所有透射波段和第二膜系的所有透射波段具有两个重合的透射波段，两个重合的透射波段为双通带滤波片的两个透射波段。
3.如权利要求2所述的双通带滤波器件，其特征在于，所述第一膜系在3.1～3.5μm、7.5～7.8μm高透过，在3.7～6.0μm波段截止；第二膜系在3.1～3.5μm、7.57～7.77μm高透过，在6.0～7.47μm、7.87～10μm波段截止。
4.如权利要求1所述的双通带滤波器件，其特征在于，所述双通带滤波片的两个透射波段分别在3.1～3.5μm和7.57～7.77μm范围内。
5.如权利要求1所述的双通带滤波器件，其特征在于，所述第一单通带滤波片的透射波段的中心波长为3.31μm，第二单通带滤波片的透射波段的中心波长为7.67μm，双通带滤波片的两个透射波段的中心波长分别为3.31μm和7.67μm。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的双通带滤波器件，其特征在于，所述第一单通带滤波片、第二单通带滤波片和双通带滤波片圆周分布在基板上，在基板上、圆周分布的圆心处设置有安装孔。
7.包含权利要求6所述的双通带滤波器件的红外热成像探测系统，其特征在于，还包括：红外镜头、红外焦平面探测器、信号转换电路、分析处理单元、显示报警单元、电机驱动器和电机；第一单通带滤波片、第二单通带滤波片或双通带滤波片与红外镜头、红外焦平面探测器依次同轴排列，红外焦平面探测器、信号转换电路、分析处理单元、显示报警单元依次电连接，分析处理单元、电机驱动器、电机依次电连接；基板通过安装孔安装在电机的转轴上；
信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收并分析电信号，分析处理单元根据分析的电信号控制电机驱动器或显示报警单元，电机驱动器驱动电机运转。
8.如权利要求7所述的红外热成像探测系统，其特征在于，还包括保护窗口，所述保护窗口、双通带滤波器件和红外镜头依次排列。
9.应用如权利要求7或8所述的红外热成像探测系统探测甲烷的方法，其特征在于，所采用的双通带滤波片的两个透射波段分别在3.1～3.5μm和7.57～7.77μm范围内；该方法包括如下步骤：
步骤一、第一单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，若此时有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元通过电机驱动器控制电机运转，使基板旋转至第二单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，进行步骤二；若此时没有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤二、若此时有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元判断被测气体为甲烷，进行步骤三；若此时没有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤三、分析处理单元通过控制电机驱动器来控制电机运转，基板旋转至双通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器同轴排列，红外光经双通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器接收，信号转换电路将探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元分析电信号获取甲烷气体的浓度信息，并将甲烷浓度信息发送至显示报警单元进行显示和控制显示报警单元报警，结束探测。
10.应用如权利要求7或8所述的红外热成像探测系统探测甲烷的方法，其特征在于，所采用的双通带滤波片的两个透射波段分别在3.1～3.5μm和7.57～7.77μm范围内；该方法包括如下步骤：
步骤一、第二单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，若此时有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元通过电机驱动器控制电机运转，使基板旋转至第一单通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器依次同轴排列，进行步骤二；若此时没有红外光通过第二单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤二、若此时有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路将红外焦平面探测器探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元接收电信号并判断出红外焦平面探测器接收到红外信号，分析处理单元判断被测气体为甲烷，进行步骤三；若此时没有红外光通过第一单通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器探测到，信号转换电路不工作，分析处理单元没有接收到电信号，分析处理单元判断待测气体不是甲烷气体，完成待测气体的识别，结束探测；
步骤三、分析处理单元通过控制电机驱动器来控制电机运转，基板旋转至双通带滤波片、红外镜头和红外焦平面探测器同轴排列，红外光经双通带滤波片和红外镜头被红外焦平面探测器接收，信号转换电路将探测的光信号转换为电信号传输至分析处理单元，分析处理单元分析电信号获取甲烷气体的浓度信息，并将甲烷浓度信息发送至显示报警单元进行显示和控制显示报警单元报警，结束探测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810642105.5A CN108801967B (zh) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | 双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810642105.5A CN108801967B (zh) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | 双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108801967A true CN108801967A (zh) | 2018-11-13 |
| CN108801967B CN108801967B (zh) | 2021-06-15 |
Family
ID=64084334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810642105.5A Active CN108801967B (zh) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | 双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108801967B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112782118A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种多通道甲烷泄露光学遥测装置及测量方法 |
| US11480519B2 (en) * | 2020-04-24 | 2022-10-25 | Honeywell International Inc. | Methods, apparatuses, and systems for improving gas detecting devices |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999019712A1 (en) * | 1997-10-10 | 1999-04-22 | Zellweger Analytics Limited | Optical gas detection |
| CN1588137A (zh) * | 2004-08-17 | 2005-03-02 | 同济大学 | 通道相对位置可调整的双通道滤光片及其调整方法 |
| WO2007064370A2 (en) * | 2005-08-04 | 2007-06-07 | Airware Inc. | Ultra low cost ndir gas sensors |
| CN102798503A (zh) * | 2012-08-02 | 2012-11-28 | 北京理工大学 | 基于宽波段非制冷焦平面探测器的气体泄露成像检测系统 |
| CN103620377A (zh) * | 2011-07-02 | 2014-03-05 | 德雷格安全股份两合公司 | 带有用于随着对环境影响进行补偿来光学测量气体和气体混合物的测量装置的设备 |
| CN106054300A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-10-26 | 江苏大学 | 一种co2气体检测用双通道红外滤光片及其制备方法 |
| CN106370614A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-02-01 | 长春理工大学 | 多等分红外波段气体探测装置及方法 |
| CN206905909U (zh) * | 2017-04-06 | 2018-01-19 | 苏州新海宜电子技术有限公司 | 热成像探测系统 |
-
2018
- 2018-06-21 CN CN201810642105.5A patent/CN108801967B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999019712A1 (en) * | 1997-10-10 | 1999-04-22 | Zellweger Analytics Limited | Optical gas detection |
| CN1588137A (zh) * | 2004-08-17 | 2005-03-02 | 同济大学 | 通道相对位置可调整的双通道滤光片及其调整方法 |
| WO2007064370A2 (en) * | 2005-08-04 | 2007-06-07 | Airware Inc. | Ultra low cost ndir gas sensors |
| CN103620377A (zh) * | 2011-07-02 | 2014-03-05 | 德雷格安全股份两合公司 | 带有用于随着对环境影响进行补偿来光学测量气体和气体混合物的测量装置的设备 |
| CN102798503A (zh) * | 2012-08-02 | 2012-11-28 | 北京理工大学 | 基于宽波段非制冷焦平面探测器的气体泄露成像检测系统 |
| CN106054300A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-10-26 | 江苏大学 | 一种co2气体检测用双通道红外滤光片及其制备方法 |
| CN106370614A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-02-01 | 长春理工大学 | 多等分红外波段气体探测装置及方法 |
| CN206905909U (zh) * | 2017-04-06 | 2018-01-19 | 苏州新海宜电子技术有限公司 | 热成像探测系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 熊仕富 等: "基于甲烷气体红外吸收特性窄带滤波器的研究", 《光子学报》 * |
| 熊仕富 等: "甲烷气体探测与识别系统窄带滤光膜的研制", 《中国激光》 * |
| 王松林 等: "中波红外双通道带通滤光片的研制", 《激光与红外》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11480519B2 (en) * | 2020-04-24 | 2022-10-25 | Honeywell International Inc. | Methods, apparatuses, and systems for improving gas detecting devices |
| CN112782118A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种多通道甲烷泄露光学遥测装置及测量方法 |
| CN112782118B (zh) * | 2020-12-24 | 2024-01-05 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种多通道甲烷泄露光学遥测装置及测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108801967B (zh) | 2021-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103712777B (zh) | 检测紫外光电成像系统性能参数的装置及检测方法 | |
| WO2016106956A1 (zh) | 一种红外图谱关联智能探测方法及装置 | |
| CN102507148B (zh) | 多象限光电探测器检测系统 | |
| CN108801967A (zh) | 双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法 | |
| CN110440926A (zh) | 用于动态目标测量的分时型红外偏振成像装置及方法 | |
| CN103412407A (zh) | 多谱段图像采集系统 | |
| CN106640195B (zh) | 矿井爆炸监测报警系统 | |
| US20120212621A1 (en) | Back Focus Adjusting System for Infrared Camera and Back Focus Adjusting Method for Infrared Camera | |
| CN108036856B (zh) | 多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统 | |
| CN1657887A (zh) | 基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法和装置 | |
| CN202916049U (zh) | 一种扩散式sf6气体泄漏监测装置 | |
| CN112326038A (zh) | 一种基于5g通信的变电站智能测温系统及其测温方法 | |
| CN212482692U (zh) | 一种宽波段太阳直射照度测量装置 | |
| CN110514304B (zh) | 一种面阵色度测量装置及方法 | |
| RU2534937C2 (ru) | Устройство и способ обнаружения пламени с помощью детекторов | |
| CN102680100A (zh) | 一种便携式痕迹探测光谱成像仪 | |
| CN102156098B (zh) | 一种车载太阳光谱采集系统 | |
| CN203365323U (zh) | 一种烯烃气体的检测装置 | |
| CN211696896U (zh) | 一种汽车前照灯检测装置 | |
| CN214201211U (zh) | 一种光伏电池板隐裂检测装置 | |
| CN205157055U (zh) | 一种多功能光栅光谱仪实验装置 | |
| CN111289228A (zh) | 一种汽车前照灯检测装置 | |
| CN203397522U (zh) | 非接触式路况检测系统 | |
| CN114323266A (zh) | 一种用于监测山火的装置及其使用方法 | |
| CN114441041B (zh) | 一种滤镜式成像色度计 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220819 Address after: C1-008, D1-004, D1-005, Building 4, No. 6, East 1st Road, East Town, Torch Development Zone, Zhongshan City, Guangdong Province, 528400 Patentee after: Zhongshan Jilian Optoelectronics Technology Co.,Ltd. Address before: No.7089, Weixing Road, Chaoyang District, Changchun City, Jilin Province Patentee before: CHANGCHUN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right |