JPH0599779A

JPH0599779A - ガス漏れ監視装置

Info

Publication number: JPH0599779A
Application number: JP26011491A
Authority: JP
Inventors: Tominari Sato; 富徳佐藤; Shunei Kanekawa; 俊英金川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1993-04-23
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPH07101192B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被検出ガスに吸収可能な波長を有するレーザ
ー光を監視対象域に対して二次元的に照射し、監視対象
域を透過して監視対象域の背景により反射してくるレー
ザー光を検出する検出手段と、検出手段により得られた
検出情報を画像表示し、漏洩ガスを検出するガス漏れ監
視装置を得る。【構成】照射手段Ｅに、照射レーザー光を集光し、その
照射対象領域面積を変更する照射面積変更手段Ｅ２が設
けらたり、レーザー光Ｌの波長λを概中央位置とすると
ともに、検出手段Ｒに入光するレーザー光Ｌの帯域を変
化させる透過帯域変更手段Ｒ４を設けたりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工場内におけるタンク、
配管等、あるいは道路等における埋設導管や露出導管
等、家庭内における屋外や屋内配管等から漏洩する被検
出ガスのガス漏れを検出するためのガス漏れ監視装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場内のガス漏れ検知において
は、監視対象域に複数の検知装置を配設してガス漏れの
状況を把握していた。しかしながら、この方法において
は検知が一点検知に限られる。さらに、レーザー光を利
用してガス濃度を検出する装置があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記はいずれ
も、点又は一次元を監視領域もしくは検出対象とするも
のに限定されていた。そこで監視対象域を二次元的に監
視するため、被検出ガスに吸収される波長を有するレー
ザー光を監視対象域に対して二次元的に照射する照射装
置と、監視対象域を透過して監視対象域の背景により反
射してくるレーザー光を検出する検出手段と、検出手段
により得られた検出情報を画像表示する表示手段とを備
えて構成され、作業者は表示手段に表示される画像情報
を見ることにより、ガス漏れの監視をおこなうものが提
案されている。このような監視装置においては、検知信
号が弱く表示手段による表示が適切におこなわれない欠
点（太陽光等の影響で、日によってあるいは季節によっ
て画面が過度に明るくもしくは暗くなったり、監視対象
のガス濃度に対する明暗度の分解能が悪くなったりし
て、例え表示されたとしても明確にガスの存在が確認で
きない等の欠点）がある。従って、本発明の目的は、こ
のような監視装置において、その表示装置に於ける表示
が適切におこなわれる監視装置を得ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本願第一の発明の監視装置の特徴構成は、照射手段
に、照射レーザー光を集光し、その照射対象領域面積を
変更する照射面積変更手段が設けられていることにあ
り、さらに、本願第二のガス漏れ監視装置の特徴構成
は、レーザー光の波長を概中央位置とするとともに、検
出手段に入光する光線束の帯域を変化させる透過帯域変
更手段が設けられていることにある。そして、その作用
・効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】上記のような監視装置においては、その信号を
適度に調節して表示手段側に受け渡す必要がある。この
ために本願の監視装置においては、その第一発明におい
て照射面積変更手段が、その第二発明においてレーザー
光の透過帯域変更手段が備えられている。

【０００６】つまり、本願第一の発明においては、図２
及び図４に示すように、照射面積変更手段により照射さ
れるレーザー光の領域が可変とされている（図におい
て、通常状態の監視域を二点鎖線で、照射域を小さくし
た状態の監視域を一点鎖線で示す）。そして、通常の監
視状態においては、比較的広い領域をカバーするように
大きな視野角でレーザー光が照射される。この状態にお
いては、比較的高濃度のガス域が、表示装置に表示され
る。一方、監視対象域において集中監視の必要が生じる
と、照射面積変更手段により、ある領域に集中してレー
ザー光が照射される。そして、この状態においては、比
較的低濃度のガス域まで、コントラストよく表示され
る。

【０００７】さらに、本願第二の発明においては、透過
帯域変更手段がにより検出手段に受け渡されるる信号の
透過帯域幅が変えられる。当然この帯域内にはレーザー
光の波長が含まれているため、このレーザー光による情
報（Ｓと称する）が主にガスに関する情報となり、その
波長近傍の信号（Ｎと称する）が主に背景信号となる。
ここで、表示手段においては一般に正規化処理が行われ
る。この処理は、検知帯域内での信号の積分値を取り、
この積分値に従って出力信号の最大値が決定され、この
値に従って信号の正規化をおこなう処理である。そし
て、これは、前述の透過帯域幅に支配される。従って、
この帯域幅を適当な値に変更することにより、Ｓ／Ｎ比
が変わり画像側で適切な表示状態に、この比を自由に選
択できるのである。この時、背景とガスの表示のバラン
スも得ることができる。

【０００８】

【発明の効果】従って、このような監視装置において、
その表示装置に於ける表示がガス監視に合致するように
適切におこなわれる監視装置を得られる。

【０００９】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
１には本願のガス漏れ監視装置１を使用して、ガス製造
工場における球形ホルダー２近辺（球形ホルダー２に接
続されている配管のフランジ接続部２ａ）のガス漏れ監
視をおこなっている状態が示されている。即ち、監視対
象域の一例としての球形ホルダー２を背景とする漏洩監
視地域Ａにおいて、被検出ガスとしての可燃性ガスｇの
漏洩の有無が監視されている。監視動作の概略構成を説
明すると、ガス漏れ監視装置１内に装備されている照射
手段としての照射装置Ｅから特定の波長λを有するレー
ザー光Ｌが、前記の漏洩監視地域Ａを介して球形ホルダ
ー２を背景とする地域に向けて照射される。そして、こ
の背景より反射してくるレーザー光Ｌが検出手段として
の検出装置Ｒにより検出され、この検出装置Ｒに接続さ
れた表示手段としてのＴＶ装置Ｓ（記憶装置５を備えて
いる）に表示される。先ず、本願のガス漏れ監視装置１
の詳細構成について、同図に基づいて説明する（図２参
照）。このガス漏れ監視装置１は、監視対象のガスであ
る例えばメタン、エタン、プロパン、ブタンといった可
燃性ガスｇによって吸収されるレーザー光Ｌを、漏洩監
視地域Ａに照射する照射装置Ｅと、漏洩監視地域Ａを透
過して前述の背景より反射してくるレーザー光Ｌを検出
する検出装置Ｒを備えて構成されている。さらに、この
検出装置Ｒから検知信号が表示手段であるＴＶ装置Ｓに
送られ、画像表示される。ここで、この照射装置Ｅに
は、レーザー発生装置Ｅ１と、この光路上に配設される
レーザー照射光の照射領域を変更する照射面積変更手段
としての光束拡散装置Ｅ２（ビームエクスパンダ、ズー
ム機構を含む）とが備えられている。当然、この光束拡
散装置Ｅ２は、レーザー発生装置Ｅ１から照射される光
のほぼ全量をエネルギー減衰のないまま、照射対象領域
面積（事実上は視野角）を変化させて照射側に伝える。
一方、検出装置Ｒは光入射側から、ズーム装置Ｒ２、バ
ンドパスフィルターＲ３及び赤外線イメージセンサＲ１
を備えて構成されている。ここで、このバンドパスフィ
ルターＲ３は複数個用意されており、切り換え装置Ｒ４
により、透過光の帯域を変えることが可能とされてい
る。以上に説明した装置における各要素の諸元を箇条書
きする。レーザ発生装置Ｅ１としての赤外光源レーザー形式ヘリウムーネオンレーザー公称出力８ｍＷ中心波長 λ ３．３９μｍ、透過スペクトル幅０．０９μｍ視野角通常使用時最大１４° 集光使用時１° 背景との距離数ｍ〜数１００ｍイメージセンサＲ１検知波長域３μｍ〜５μｍ最大検知温度差０．１５℃以下（ＮＥＴＤ）バンドパスフィルターの幅 α＋β ０．１〜２μｍここで、α，βは任意に設定される。

【００１０】以下に本願のガス漏れ監視装置１の働きに
ついて説明する。先ずその原理から説明すると、ガス漏
れ監視装置１の照射装置Ｅよりレーザー光Ｌが、漏洩監
視地域Ａを介して球形ホルダー２を背景とする地域に向
けて照射されるとともに、この背景よりレーザー光Ｌが
反射して装置１の検出装置Ｒに入射して、この信号が検
出され、この検出装置Ｒに接続されたＴＶ装置Ｓに表示
される。ここで、漏洩監視地域Ａ内に監視対象である可
燃性ガスｇがあると、レーザー光Ｌが、この可燃性ガス
ｇに往路及び復路において吸収され、レーザー光Ｌに空
間的な（二次元写像とされた場合の異なった位置で）強
度差を生じる。従って、この情報がイメージセンサＲ１
で検知され、表示される場合は、図３に示すように、そ
の画像がガスの有無、濃度に従って濃淡画像、もしくは
異なった色彩画像（このような処理をおこなう場合は）
として表示される。

【００１１】さて、監視装置１の作動原理は以上のよう
であるが、単純に以上に説明したように動作する装置系
を備えた場合は、ＴＶ装置Ｓに於ける画面が太陽光等に
よる反射等、背景光強度により過度に明るくなったり暗
くなったりする。さらに、監視対象のガス濃度に対する
表示画面上での明暗度差が低く、例え表示されたとして
も明確にガスの存在が確認できない等の問題が起こる。
従ってこれらの問題を解決するために、本願の監視装置
１においては、レーザー照射光の照射領域を変更する光
束拡散装置Ｅ２と、バンドパスフィルターＲ３におい
て、これが複数個用意され、切り換え装置Ｒ４によりそ
の透過帯域幅を変えることが可能となるように構成され
ている。

【００１２】以下に夫々の働きについて図面に基づいて
説明する。図２及び図４に示すように、本願においては
光束拡散装置Ｅ２により、照射されるレーザー光の領域
が可変とされている（図において、通常状態の監視域を
二点鎖線で、収光状態の監視域を一点鎖線で示す）。そ
して、通常の監視状態においては、比較的広い領域をカ
バーするように大きな視野角でレーザー光が照射され
る。この状態においては、信号強度に対する背影からの
ノイズ強度の比が大きいため比較的高濃度のガス域Ｇ１
が、表示装置において表示される。さて、監視対象域に
おいて異常が見つかると、そのガスのある領域に集中し
てレーザー光が照射される。この照射にあたっては、対
象領域はかなり狭められたものとされる。そして、この
状態においては、比較的低濃度のガス域Ｇ２まで、コン
トラスト良く表示される。図４には、ガス濃度と検知対
象となる空間領域の関係が模式的に描かれている。

【００１３】次に、透過帯域幅の可変機能について説明
する。イメージセンサＲ１で検知された信号は、一般に
正規化される。この処理は、検知帯域内での信号の積分
値を取り、この積分値に従って出力信号の最大値が決定
され、この値に従う信号の正規化処理である。ここで、
例えば、本願のようにノイズ（これは背景に相当する）
を暗い信号とし、信号を明るい信号とする場合は、信号
量が多いほど画像は明るく（逆の場合は暗く）なるので
あるが、この状態を単純に許容すると、信号が強い信号
であるにも係わらず、この信号が飽和し、全体が暗いま
まＴＶ装置Ｓの一部に単に明点として表示される場合も
ある。この場合は、表示装置Ｓがガス漏れの状態を的確
に表示しているとはいいがたい。そこで本願において
は、バンドパスフィルターＲ３を交換して透過帯域幅を
変更することにより、信号とノイズの割合を変更するこ
とにより、表示装置Ｓのおける表示状態をガス漏れの状
況を適切に代表できるものとしている。ここで、一般の
ＴＶ装置Ｓにおいてはゲイン調節装置（図外）が装備さ
れているが、このゲイン調節装置を調節するより、透過
帯域幅を変更するほうが良好に表示状態の最適化が可能
となる。図５に、透過帯域幅の変化の状況が示されてい
る。

【００１４】〔別実施例〕本願の別実施例を以下に箇条
書きする。（イ）上述の実施例においては、照射装置Ｅにより照射
されるレーザー光を単一光とし、このレーザー光として
可燃性ガスｇにより吸収される波長のものを選択した
が、こういった波長のレーザー光とともに、前記ガスｇ
には吸収されない波長のレーザー光による検出系を上記
の実施例の検出系とは別途に設け、この系の検出結果を
グラウンドとし、吸収される波長の結果をガス情報とし
て、この二波長の検出系によりガスを検出するものとし
てもよい。この場合は、ガス濃度まで確定することが可
能となる。

【００１５】（ロ）さらに、監視対象領域の背景として
は、前記球形ホルダー２の他、地面、コンクリート壁、
塗装済の鉄骨構造物等でもよく、さらに特定域について
はスクリーンを備えてもよい。

【００１６】（ハ）さらに背景は一般に静止しているの
に対し、漏洩した被検出ガスｇは、流動する。従って、
異なった時間における本願のガス漏れ監視装置１で可視
化した映像情報を比較分析することによりガスの漏洩の
状態を把握できる構成を採用することもできる。

【００１７】（ニ）さらに監視対象域が広い場合は、レ
ーザー光の照射域を監視対象域に対して移動させて監視
することもできる。尚、特許請求の範囲の項に図面との
対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本
発明は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】使用状態にあるガス漏れ監視装置の説明図

【図２】ガス漏れ監視装置の構成説明図

【図３】表示装置による表示状態を示す図

【図４】照射光の集光状態を変化させた場合の表示限界
を示す説明図

【図５】バンドパスフィルターによる透過帯域幅の変化
を示す図

【符号の説明】

Ａ監視対象域Ｅ照射手段Ｅ２照射面積変更手段Ｌレーザー光Ｒ検出手段Ｒ４透過帯域変更手段Ｓ表示手段ｇ被検出ガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検出ガス（ｇ）に吸収される波長を有
するレーザー光（Ｌ）を監視対象域（Ａ）に対して二次
元的に照射する照射手段（Ｅ）と、前記監視対象域（Ａ）を透過して前記監視対象域（Ａ）
の背景により反射してくる前記レーザー光（Ｌ）を検出
する検出手段（Ｒ）と、前記検出手段（Ｒ）により得られた検出情報を画像表示
する表示手段（Ｓ）とを備えたガス漏れ監視装置であっ
て、前記照射手段（Ｅ）に、照射レーザー光を集光し、その
照射対象領域面積を変更する照射面積変更手段（Ｅ２）
が設けられているガス漏れ監視装置。
【請求項２】被検出ガス（ｇ）に吸収される波長を有
するレーザー光（Ｌ）を監視対象域（Ａ）に対して二次
元的に照射する照射手段（Ｅ）と、前記監視対象域（Ａ）を透過して前記監視対象域（Ａ）
の背景により反射してくる前記レーザー光（Ｌ）を検出
する検出手段（Ｒ）と、前記検出手段（Ｒ）により得られた検出情報を画像表示
する表示手段（Ｓ）とを備えたガス漏れ監視装置であっ
て、前記レーザー光（Ｌ）の波長（λ）を概中央位置とする
とともに、前記検出手段（Ｒ）に入光する光束の帯域を
変化させる透過帯域変更手段（Ｒ４）が設けられている
ガス漏れ監視装置。
【請求項３】被検出ガス（ｇ）に吸収される波長を有
するレーザー光（Ｌ）を監視対象域（Ａ）に対して二次
元的に照射する照射手段（Ｅ）と、前記監視対象域（Ａ）を透過して前記監視対象域（Ａ）
の背景により反射してくる前記レーザー光（Ｌ）を検出
する検出手段（Ｒ）と、前記検出手段（Ｒ）により得られた検出情報を画像表示
する表示手段（Ｓ）とを備えたガス漏れ監視装置であっ
て、前記照射手段（Ｅ）に、照射レーザー光を集光し、その
照射対象領域面積を変更する照射面積変更手段（Ｅ２）
と、前記レーザー光（Ｌ）の波長（λ）を概中央位置と
するとともに、前記検出手段（Ｒ）に入光する光束の帯
域を変化させる透過帯域変更手段（Ｒ４）が設けられて
いるガス漏れ監視装置。
【請求項４】前記検出手段（Ｒ）に、ズーム装置（Ｒ
２）が備えられている請求項１ないし３に記載のガス漏
れ監視装置。