NO324353B1 - Avbildning av gassemmisjoner ved å bruke optiske teknikker - Google Patents
Avbildning av gassemmisjoner ved å bruke optiske teknikker Download PDFInfo
- Publication number
- NO324353B1 NO324353B1 NO20023134A NO20023134A NO324353B1 NO 324353 B1 NO324353 B1 NO 324353B1 NO 20023134 A NO20023134 A NO 20023134A NO 20023134 A NO20023134 A NO 20023134A NO 324353 B1 NO324353 B1 NO 324353B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- gas
- camera
- images
- infrared
- image
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 6
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 76
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/38—Investigating fluid-tightness of structures by using light
-
- 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
-
- 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
- G01N2021/3509—Correlation method, e.g. one beam alternating in correlator/sample field
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelsen angår kvantitativ avbilding av gassemisjoner ved å bruke optiske teknikker. Det er av stor interesse å være i stand til å detektere og kvantifisere gass-strømninger. Lekkasjer av hydrokarboner fra oljerigger, petrokjemisk industri, tankparker eller naturgassrørledninger utgjør et økonomisk tap, et miljøproblem og en sikkerhetsbekymring. Utslipp i forbindelse med ulykker som involverer transportkjøretøy eller i industrielle operasjoner må kontrolleres. Naturlige emisjoner av drivhusgasser fra geofysiske kilder, f.eks. vulkaner, geotermiske anlegg eller myrområder eller sumper må bli kartlagt. I innendørsmiljø er det viktig å være i stand til å kontrollere funksjonen til et ventilasjonssystem eller en luftuttrekkskanal. Det vil være av stor interesse hvis gassutslippene kunne bli visualisert og kvantifisert i nær sann tid, siden motmiddeltiltak i mange tilfeller må bli satt i gang med én gang. Gassavbilding kan utføres basert på selektiv absorpsjon av optisk stråling. Hvis en kunstig lyskilde blir brukt snakker vi om aktive teknikker mens utnyttelsen av bakgrunnsstråling er referert til som passive teknikker. Den infrarøde termiske bakgrunnsstrålingen er av særlig interesse for passiv avbildning. I en ikke-begrensende utførelse av oppfinnelsen, blir denne strålingen brukt for kvantitativ avbildning av strømmende hydrokarboner.
Molekylære gasser har karakteristiske absorpsjonslinjer i det synlige og ultrafiolette spektralområdet (elektronoverganger) og i det infrarøde spektralområdet (rotasjons-vibrasjonsoverganger). Tilstedeværelsen av gass i atmosfæren er manifestert gjennom absorpsjon av en transmittert stråle ved spesifikke bølgelengder. Den velkjente DOAS (Differential Absorption Optical Spectroscopy) teknikken så vel som fourier-transform spektrometriprinsippet benytter lys fra en kontinuerlig lyskilde, med strålen transmittert over en atmosfærisk bane som ender ved mottakeren. Alternativt kan himmelstrålingen benyttes, som er tilfelle også når korrelasjonsteknikken blir brukt (COSPEC teknikker med et mekanisk maskearrangement i billedplanet til spektrometeret, eller gasskorrelasjonsteknikker med en gasscelle periodisk (eng: intermittently) introdusert i lysbanen foran detektoren). Justerbare halvlederlasere kan også benyttes for absorpsjonsspektroskopi av molekylære gasser. Pulsede lasersystemer tillater områdeoppløst overvåkning av gass-skyer ved å bruke differensiell absorpsjon lidar (Light Detection And Ranging).
Teknikkene nevnt over behandler målinger over en gitt bane. Imidlertid er avbildning av utvidelsen av en gass-sky viktig i mange tilfeller. Dette kan oppnås ved avbildende lidarteknikker. En enklere tilnærming er å benytte passive teknikker. Dette har blitt oppnådd i det infrarøde spektralområdet ved å bruke et «varmekamera» som har blitt utstyrt med et båndpassfilter for absorpsjonsområdet til den bestemte gassen. Hvis en tilstrekkelig mengde gass er til stede kan den bli visualisert med en lavere intensitet enn omgivelsene. Faktumet at mange gasser, slik som hydrokarboner, absorberer i samme bølgelengdeområde, utgjør et problem. Gasskorrelasjonsteknikken gir da en automatisk diskriminering mellom gassene, som det nylig har blitt rapportert. To bilder blir så registrert, ett direkte og ett gjennom en gasscelle som omfatter den bestemte typen gass som skal avbildes, i en optisk tykk konsentrasjon. Gassen sperrer fullstendig den interessante gassen og gir et referansebilde. Imidlertid blir det direkte bildet påvirket av den spesifikke gassabsorpsjonen. Ved subtraksjon eller divisjon av bildene blir gassen fremhevet, og omgivelsene blir eliminert. Andre gasser med absorpsjonslinjer som ikke passer til gassfilteret blir også eliminert av denne billedbehandlingen. Inntil nylig trengte gasskorrelasjonsteknikker å benytte en kunstig varmet bakgrunnsflate for å nå et tilstrekkelig nivå med termisk stråling. Fig. 1 viser et scenario for kvantifiserte gassmålinger ved å bruke gasskorrelasjonsteknikken med dobbeltteleskopsystemet. Fig. 2 viser et eksempel på en gassabsorpsjonsprofil for ammoniakk, tilsvarende til en integrert gasskonsentrasjon på 4000 ppm x meter. Fig. 3 viser et diagram som viser følsomheten for ekstern gass (i ppm x meter) når det er en temperaturforskjell på 18 K mellom bakgrunnen og absorpsjonsgassen. Fig. 4 viser et diagram som viser den teoretiske beregnede og eksperimentelt etablerte kalibreringskurven for absolutte gasskonsentrasjonsbestemmelser. Fig. 5 viser et eksempel på et konsentrasjonskalibrert gasskorrelasjonsbilde av unnslippende ammoniakkgass fra en lekk tanker, registrert ved å bruke bare naturlig bakgrunnsstråling og som er en del av en billedsekvens med billedoppdatering 15 ganger pr. sekund. Fig. 6 viser et scenario for kvantifiserte gassmålinger ved å bruke gasskorrelasjonsteknikken med to infrarøde kameraer med gasscellen og linsen montert sammen på ett av kameraene. Fig. 7 viser et scenario for kvantifiserte gassmålinger ved å bruke gasskorrelasjonsteknikken med en stråledeler inne i det infrarøde kamera. Gasscellen er plassert foran detektor B. Fig. 8 viser et scenario for kvantifiserte gassmålinger ved å bruke gasskorrelasjonsteknikken ved en roterende strålekuttermontert gasscelle inne i det infrarøde kamera. Bildene er sekvensielt fanget inn av en enkelt detektor. Fig. 9(a) viser et gasskorrelert etenbilde ved tid To. (b) viser et gasskorrelert etenbilde ved et senere tidspunkt T\. (c) viser et vindvektorkart utledet ved å krysskorrelere gasskorrelerte bilder ved tid To og Ti. Oppløsningen til vektorkartet blir bestemt ved hjelp av størrelsen på de små krysskorrelasjonsmatrisene.
Den foreliggende oppfinnelsen angår viktige utvidelser av
gasskorrelasjonsavbildningskonseptet. De angår særlig muligheten for raskt å gjøre kvantitative bestemmelser av gasskonsentrasjoner og strømninger. Det viktigste aspektet ved den foreliggende oppfinnelsen er at en ny kalibreringsmetode er frembrakt for å tillate bestemmelsen av integrerte konsentrasjoner i et gassutslipp. Et scenario for målinger med gasskorrelasjonsmetoden er gitt i fig. 1. Utstrømmende gass fra en lekk tankbil overvåkes ved hjelp av et dobbelt teleskopsystem, hvor en optisk kanal går gjennom en gasskorrelasjonscelle og hvor de to bildene blir plassert side ved side i billedplanet til et følsomt infrarødt kamera.
Fig. 2 viser et absorpsjonsspektrum for ammoniakkgass normalisert til en eksperimentell transmisjonsprofil for det optiske system. Hvis gass-skyen har en lavere temperatur enn bakgrunnen, vises dette i det direkte bildet ved en svakere intensitet, mens det ikke kan observeres i gasskorrelasjonskanalen, hvor cellegassen har en sterkere absorpsjon. Fig. 3 viser den integrerte transmisjonen i den spektrale profilen som betraktes, som en funksjon av den integrerte konsentrasjonen av gassen, uttrykt i ppm x meter (parts per million x meter). Her har den aktuelle temperaturforskjellen mellom bakgrunnen og gassen (i dette tilfellet 18 K) blitt tatt i betraktning. Fig. 4 viser den relative transmittansen som oppnås gjennom en ammoniakkgass med en integrert konsentrasjon på 20000 ppm x meter som en funksjon av temperaturforskjell (eksperimentell og teoretisk (heltrukket linje) data). Fra dette diagrammet kan påvirkningen av temperaturforskjellen på utgangssignalet bli bestemt (dvs. følsomheten til systemet). En relativ transmittans høyere enn en som tilsvarer en gass-selvemisjonsstråling større enn bakgrunnsstrålingen (gasstemperaturen er høyere enn bakgrunnstemperaturen). Til slutt viser fig. 5 et ammoniakkutslippsgasskorrelasjonsbilde, beregnet for konsentrasjon.
Mer spesielt er gasskorrelasjonsavbildningsprosessen og kalibreringen beskrevet av følgende trinn: • To bilder, A og B lagres ved å bruke en dobbeltavbildende infrarød kameraanordning tilpasset til et valgt bølgelengdeområde hvor gassabsorpsjonen eller emisjonsspekteret er tilstede.
A-er den infrarøde scenen registrert i ett av bildene (direktebilde).
B-er samme scene registrert med det infrarøde lyset som passerer en gasskorrelasjonscelle. • Bakgrunnstemperaturen registreres med de normale infrarøde kamerarutinene i bilde A. • De relevante null-bildene Ao og Bo, som omfatter selvstråling fra den dobbeltavbildende kameraanordningen omfattende gasskorrelasjonscellen og elektronisk oppsett, blir trukket fra henholdsvis A og B. Det individuelle null-nivået i hver piksel i bildene har før gassmålingene blitt bestemt ved å registrere et svartstrålelegeme ved forskjellige temperaturer og å plotte pikselintensiteten oppnådd mot teoretisk beregnet intensitet. Skjæringsaksen til en rett linje, som er
tilpasset til dataene, gir null-nivået.
• Bildene blir digitalt overlappet innenfor et interessant felt som omfatter gassutslippet, og den fortsettende billedbehandlingen begrenses til dette feltet.
• Et gasskorrelasjonsbilde, G = (A-Ao)/(B-Bo), blir beregnet.
• Konsentrasjonsnivåene i hver piksel i bildet G blir beregnet ved å bruke et diagram slik som fig. 3 som viser den integrerte transmisjonen innenfor den valgte spektrale profilen som funksjon av integrert konsentrasjon av gassen uttrykt i ppm x meter for den bestemte gassen, temperaturforskjell og absolutte temperaturer. • Til slutt blir det resulterende gasskonsentrasjonsbildet fargekodet og overlagret på et synlig bilde C av scenen og resultatet vises, generelt ved en høy oppdateringsfrekvens. I en måling blir det infrarøde kameraets detektorintegreringstid, romlig/tidsfiltrering og konsentrasjonsterskel tilpasset til det målte gasskonsentrasjonsnivået og dynamikken ved en hastighet som tillater konsentrasjonskalibrerte bilder å bli vist som filmer.
Ytterligere aspekter av den foreliggende oppfinnelsen er sterkt forbedrede optiske arrangementer sammenlignet med de i tidligere beskrivelser. Forskjøvet akse paraboler blir brukt som eliminerer vignettering som forstyrrer bildet og gir skarpe bilder; plane og vinklede speil benyttes istedenfor et konvekst speil i Cassegrain-lignende teleskopkonstruksjoner, som gir eliminering av reflektert selvstråling av kameraet tilbake til dens detektor.
Alternativt kan de to bildene A og B bli produsert ved to infrarøde kameraer montert sammen, som vist i fig. 6, eller med et enkelt kamera med en stråledelerenhet og en gasskorrelasjonscelle foran én av to detektorer inne i kameraet som sett i fig. 7. En annen løsning er å bruke et enkeltdetektorkamera med gasskorrelasjonscellen montert på en strålekutter foran detektoren for sekvensiell innfanging av bildene A og B, som vist i fig. 8.
Bruken av en Quantum Well Infrared Photon (QWIP) detektor med skreddersydd følsomhet i et valgt smalt bølgelengdeområde rundt gassabsorpsjons/emisjonens spektrale trekk er særlig egnet for gasskorrelasjonsavbildning. Et mikrobolometerkamera spektralt justert til gassabsorpsjon/emisjonsspekteret ved hjelp av antirefleksjonsbelegg og interferensfiltre er et alternativ.
Med en kalibrert gasskonsentrasjonsfilm kan fluksen utledes ved å kombinere gasskonsentrasjonsbildet med gass-strømningshastigheten, beregnet gjennom korrelasjon av forskyvningen av gass-skyen i tidsseparerte bilder. Et bildevektorkart blir utledet ved krysskorrelering av en liten matrise i et bilde ved tid To med en tilsvarende liten matrise i et bilde ved et senere tidspunkt T\. Størrelsen på de små matrisene er valgt ved å maksimalisere krysskorrelasjonsproduktet. Ved å danne og bevege krysskorrelasjonsmatrisene over de fulle bildene kan en resulterende tidskorrelert vindvektorkart bli dannet. Det resulterende vindvektorkartet slått sammen med bildet ved tid To er vist i fig. 9.
Claims (16)
1. En fremgangsmåte for å avbilde gassfordelinger ved å bruke optiske teknikker som omfatter: bruk av gasskorrelasjonsteknikker for spektral identifisering av substanser og kansellering av romlig varierende bakgrunnstemperaturer og emisiviteter; benyttelsen av en passiv registreringsteknikk ved absorpsjon av naturlig termisk bakgrunnsstråling eller selvemisjonsspektrum på grunn av en valgt gass; og hvor to bilder, A og B blir lagret ved å bruke en dobbeltavbildene infrarød kameraanordning tilpasset til et valgt bølgelengdeområde hvor gassabsorpsjons- eller emisjonsspekteret er tilstede; A-er den infrarøde scenen registrert i ett av bildene; B-er samme scene registrert med det infrarøde lyset passerende gjennom en gasskorrelasjonscelle;karakterisert ved en kalibreringsprosedyre som følgende: bakgrunnstemperaturen registreres ved å bruke informasjonen inneholdt i bilde A; de relevante null-bildene Ao og Bo, som omfatter selvstråling fra den dobbeltavildende kameraanordningen som omfatter gasskorrelasjonscellen og elektronisk offsett, blir subtrahert fra henholdsvis A og B, hvor de individuelle null-nivåene i hver piksel i bildene har blitt bestemt før gassmålingen ved å registrere et svart legeme ved forskjellige temperaturer og å plotte pikselintensiteten som er oppnådd mot en teoretisk beregnet intensitet, og skjæringsaksen til en rett linje, som er tilpasset til dataene, gir null-nivået; bildene blir digitalt overlappet i et interessant felt som omfatter gassutslippet, og avbildingsprosessen som fortsetter begrenses til dette feltet; et gasskorrelasjonsbilde, G = (A-Ao)/(B-Bo), blir beregnet; konsentrasjonsnivået i hver piksel i bildet G blir beregnet ved å bruke et diagram som viser den integrerte transmisjonen innenfor den valgte spektrale profilen som en funksjon av den integrerte konsentrasjonen av gassen uttrykt i ppm x meter for den bestemte gassen, temperaturforskjellen mellom bakgrunnstemperaturen og gassemisjonstemperaturen og absolutte temperaturer; og til slutt blir det resulterende gasskonsentrasjonsbildet overlagret på et synlig bilde C av scenen og resultatet vises.
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,
karakterisert ved at det resulterende gasskonsentrasjonsbildet er fargekodet.
3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,
karakterisert ved tilpasningen av den infrarøde kameradetektorintegrasjonstiden, romlig/tidsfiltrering og konsentrasjonsterskel for det målte gasskonsentrasjonsnivået og dynamikker ved en hastighet som tillater at konsentrasjonskalibrerte bilder blir vist som filmer.
4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,
karakterisert ved en bestemmelse av gassfluksen ved å kombinere gasskombinasjonsbildet med gass-strømningshastigheten, beregnet ved korrelasjon av forskyvningen av gass-skyen i tidsseparerte bilder.
5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,
karakterisert ved benyttelsen av et reflektordobbeltteloskop med forskjøvet akseparaboler for samtidig innfanging av bildene A og B. Det synlige bildet C blir samtidig innfanget ved et kamera montert nær teleskopet.
6. Fremgangsmåte i henhold til krav 5,
karakterisert ved bruken av plane og vinklede sekundære teleskopspeil utformet for å unngå at selvstråling fra kameraet blir reflektert tilbake i kameradetektoren.
7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,
karakterisert ved bruken av to infrarøde kameraer montert sammen for samtidig innfanging av bildene A og B. Det synlige bildet C er samtidig innfanget med et kamera montert nær de infrarøde kameraene.
8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,
karakterisert ved bruken av et infrarødt kamera med to detektorer som innfanger bildene A og B ved hjelp av en stråledeler og en gasskorrelasjonscelle inne i kameraet. Det synlige bildet C er samtidig innfanget med et kamera montert nær det infrarøde kamera.
9. En fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,
karakterisert ved bruken av et infrarødt kamera med én detektor som sekvensielt innfanger bilder A og B ved bruk av en strålekutter som svitsjer gasskorrelasjonscellen inn og ut foran detektoren. Det synlige bildet C er samtidig innfanget med et kamera montert nær det infrarøde kamera.
10. Anordning for avbildning av gassfordeling ved å bruke optiske teknikker omfattende: en dobbeltavbildende infrarød kameraanordning for å lagre to bilder, A og B og tilpasset til et valgt bølgelengdeområde hvor gassabsorpsjons- eller emisjonsspekteret er tilstede hvor: A-er den infrarøde scenen registrert i ett av bildene; B-er samme scene registrert med det infrarøde lyset passerende en gasskonsentrasjonscelle;karakterisert ved at kameraanordningen omfatter midler for kalibrering omfattende: midler for å registrere bakgrunnstemperaturen ved å bruke informasjonen inneholdt i bilde A; midler for å bestemme og lagre de relevante null-bildene Ao og Bo omfattende midler for å registrere et svart strålelegeme ved forskjellige temperaturer og å plotte pikselintensiteten som er oppnådd mot en teoretisk beregnet intensitet, og skjæringsaksen til en rett linje, som er tilpasset til dataene, for å gi de individuelle null-nivåene i hver piksel i bildene, omfattende selvstråling fra den dobbeltavbildende kameraanordningen; midler for å beregne et gasskorrelasjonsbilde, G = (A-Ao)/(B-Bo); midler for å beregne konsentrasjonsnivået i hver piksel i bildet G arrangert for å bruke diagram som viser den integrerte transmisjonen innenfor den valgte spektrale profilen som en funksjon av den integrerte konsentrasjonen av gassen uttrykt i ppm x meter for den bestemte gassen, temperaturforskjell mellom bakgrunnstemperaturen og gassemisjonstemperaturen, og absolutte temperaturer; og midler for å vise resultatet ved overlagring av det resulterende gasskonsentrasjonsbildet på et synlig bilde C av scenen.
11. Anordning i henhold til krav 10,
karakterisert ved at visningsmidlene er arrangert for å fargekode gasskonsentrasj onsbildet.
12. Anordning i henhold til krav 10 eller 11,
karakterisert ved at den omfatter et reflektordobbeltteleskop med to akseforskjøvede paraboler for samtidig innfanging av bildene A og B, to plane og vinklede sekundære speil utformet for å unngå at selvstråling fra det infrarøde kamera blir reflektert tilbake i kameradetektoren, og et kamera som blir brukt for samtidig å innfange det synlige bildet C, montert nær teleskopet.
13. Anordning i henhold til krav 10 eller 11,
karakterisert ved at den omfatter to infrarøde mikrobolometerkameraer montert sammen for samtidig innfanging av bildene A og B. Følsomheten til de infrarøde kameraene er justert til det valgte bølgelengdeområdet med bruk av antirefleksjonsbelegg og interferensfiltre, og kamera som blir brukt for samtidig å innfange det synlige bildet C, montert nær de infrarøde kameraene.
14. Anordning i henhold til krav 10 eller 11,
karakterisert ved at den omfatter to infrarøde QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector) kameraer montert sammen for samtidig innfanging av bildene A og B hvor følsomhetene til detektorene er optimalisert for det valgte bølgelengdeområdet, og et kamera som brukes for samtidig å innfange det synlige bildet C, montert nær de infrarøde kameraene.
15. Anordning i henhold til krav 10 eller 11,
karakterisert ved at den omfatter et infrarødt kamera med to detektorer som innfanger bilder A og B ved hjelp av en stråledeler og en gasskorrelasjonscelle inne i kameraet, og et kamera som blir brukt til samtidig å innfange det synlige bildet C, montert nær det infrarøde kamera.
16. Anordning i henhold til krav 10 eller 11,
karakterisert ved at den omfatter et infrarødt kamera med én detektor som sekvensielt innfanger bilder A og B ved bruk av en strålekutter som svitsjer gasskorrelasjonscellen og ut foran detektoren, og et kamera som samtidig blir brukt for å innfange det synlige bildet C, montert nær det infrarøde kamera.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9904836A SE9904836L (sv) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Kvantitativ avbildning av gasemissioner utnyttjande optisk teknik |
PCT/SE2000/002686 WO2001048459A1 (en) | 1999-12-28 | 2000-12-28 | Quantitative imaging of gas emissions utilizing optical techniques |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20023134D0 NO20023134D0 (no) | 2002-06-27 |
NO20023134L NO20023134L (no) | 2002-08-27 |
NO324353B1 true NO324353B1 (no) | 2007-09-24 |
Family
ID=20418352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20023134A NO324353B1 (no) | 1999-12-28 | 2002-06-27 | Avbildning av gassemmisjoner ved å bruke optiske teknikker |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6803577B2 (no) |
EP (1) | EP1257807B1 (no) |
AT (1) | ATE313072T1 (no) |
AU (1) | AU2571101A (no) |
DE (1) | DE60024876T2 (no) |
DK (1) | DK1257807T3 (no) |
ES (1) | ES2253284T3 (no) |
NO (1) | NO324353B1 (no) |
SE (1) | SE9904836L (no) |
WO (1) | WO2001048459A1 (no) |
Families Citing this family (70)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7221783B2 (en) * | 2001-12-31 | 2007-05-22 | Gyros Patent Ab | Method and arrangement for reducing noise |
CA2458123C (en) * | 2003-03-13 | 2012-05-15 | Synodon Inc. | Remote sensing of gas leaks |
EP1639332A2 (en) | 2003-06-11 | 2006-03-29 | Furry Brothers, LLC | Systems and methods for performing inspections and detecting chemical leaks using an infrared camera system |
SE526421C2 (sv) * | 2003-09-02 | 2005-09-13 | Gasoptics Sweden Ab | Lokalisering av en visualiserad gasläckas punktkälla |
ATE494542T1 (de) * | 2004-02-16 | 2011-01-15 | Synodon Inc | Fernerkundung von gaslecks mittels gasfilterkorrelationsradiometrie |
US7265350B2 (en) * | 2004-03-03 | 2007-09-04 | Advanced Biophotonics, Inc. | Integrated multi-spectral imaging systems and methods of tissue analyses using same |
US7535656B2 (en) | 2005-06-15 | 2009-05-19 | Daylight Solutions, Inc. | Lenses, optical sources, and their couplings |
US7492806B2 (en) * | 2005-06-15 | 2009-02-17 | Daylight Solutions, Inc. | Compact mid-IR laser |
US20100243891A1 (en) * | 2005-06-15 | 2010-09-30 | Timothy Day | Compact mid-ir laser |
US20070018104A1 (en) * | 2005-07-25 | 2007-01-25 | Parviz Parvin | Machine for detecting sulfur hexafluoride (SF6) leaks using a carbon dioxide laser and the differential absorption lidar ( DIAL) technique and process for making same |
US20110151575A1 (en) * | 2005-07-27 | 2011-06-23 | L-3 Communications Cyterra Corporation | Energetic Material Detector |
JP2009517630A (ja) * | 2005-07-27 | 2009-04-30 | エル−3 コミュニケイションズ サイテラ コーポレイション | エネルギー物質検出器 |
US8292496B1 (en) | 2005-07-27 | 2012-10-23 | L-3 Communications Cyterra Corporation | Energetic material detector |
US7851758B1 (en) | 2005-09-29 | 2010-12-14 | Flir Systems, Inc. | Portable multi-function inspection systems and methods |
US20070074035A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-03-29 | Tom Scanlon | Secure recordation for inspection systems and methods |
US7400398B2 (en) * | 2006-05-09 | 2008-07-15 | Environmental Systems Products Holdings Inc. | Remote emissions sensing system and method incorporating spectral matching by data interpolation |
US7732767B2 (en) * | 2006-08-11 | 2010-06-08 | Lasermax, Inc. | Target marker having quantum cascade laser for thermally marking a target |
US20080116377A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-22 | Wai Ming Luk | Method and System for Passive Remote Exhaust Emission Measurement |
US7920608B2 (en) | 2007-03-12 | 2011-04-05 | Daylight Solutions, Inc. | Quantum cascade laser suitable for portable applications |
US8659664B2 (en) * | 2007-03-23 | 2014-02-25 | Flir Systems, Inc. | Thermography camera configured for leak detection |
US8653461B1 (en) | 2007-03-23 | 2014-02-18 | Flir Systems, Inc. | Thermography camera tuned to detect absorption of infrared radiation in a selected spectral bandwidth |
US20090159798A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Daylight Solutions, Inc. | Gas imaging system |
US8548271B2 (en) * | 2008-01-08 | 2013-10-01 | Opgal Optronic Industries Ltd. | System and method for gas leakage detection |
US7848382B2 (en) * | 2008-01-17 | 2010-12-07 | Daylight Solutions, Inc. | Laser source that generates a plurality of alternative wavelength output beams |
US7649174B2 (en) * | 2008-02-11 | 2010-01-19 | Flir Systems, Inc. | Thermography camera configured for gas leak detection |
US20100110198A1 (en) * | 2008-04-01 | 2010-05-06 | Daylight Solutions, Inc. | Mid infrared optical illuminator assembly |
US8565275B2 (en) | 2008-04-29 | 2013-10-22 | Daylight Solutions, Inc. | Multi-wavelength high output laser source assembly with precision output beam |
US8306077B2 (en) | 2008-04-29 | 2012-11-06 | Daylight Solutions, Inc. | High output, mid infrared laser source assembly |
JP5375209B2 (ja) * | 2009-03-05 | 2013-12-25 | Jfeスチール株式会社 | Co含有ガス漏洩監視装置およびco含有ガスの漏洩監視方法 |
US8774244B2 (en) | 2009-04-21 | 2014-07-08 | Daylight Solutions, Inc. | Thermal pointer |
NO331633B1 (no) * | 2009-06-26 | 2012-02-13 | Scanwell As | Apparat og framgangsmate for a avdekke og kvantifisere lekkasje i et ror |
US20110080311A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-07 | Michael Pushkarsky | High output laser source assembly with precision output beam |
WO2011156033A2 (en) | 2010-03-15 | 2011-12-15 | Daylight Solutions, Inc. | Laser source that generates a rapidly changing output beam |
US8335413B2 (en) | 2010-05-14 | 2012-12-18 | Daylight Solutions, Inc. | Optical switch |
US8467430B2 (en) | 2010-09-23 | 2013-06-18 | Daylight Solutions, Inc. | Continuous wavelength tunable laser source with optimum orientation of grating and gain medium |
US9225148B2 (en) | 2010-09-23 | 2015-12-29 | Daylight Solutions, Inc. | Laser source assembly with thermal control and mechanically stable mounting |
US9042688B2 (en) | 2011-01-26 | 2015-05-26 | Daylight Solutions, Inc. | Multiple port, multiple state optical switch |
WO2012128943A2 (en) * | 2011-03-23 | 2012-09-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Monitoring and detection of materials using hyperspectral imaging |
US9059562B2 (en) | 2011-06-23 | 2015-06-16 | Daylight Solutions, Inc. | Control system for directing power to a laser assembly |
US8715202B2 (en) * | 2011-09-27 | 2014-05-06 | Xerox Corporation | Minimally invasive image-based determination of carbon dioxide (CO2) concentration in exhaled breath |
US9093813B2 (en) | 2011-10-11 | 2015-07-28 | Daylight Solutions, Inc. | Mounting base for a laser system |
EP2590138B1 (en) | 2011-11-07 | 2019-09-11 | Flir Systems AB | Gas visualization arrangements, devices, and methods |
US8854223B2 (en) * | 2012-01-18 | 2014-10-07 | Xerox Corporation | Image-based determination of CO and CO2 concentrations in vehicle exhaust gas emissions |
US8681337B2 (en) * | 2012-04-10 | 2014-03-25 | G & A Technical Software, Inc. | Independent-beam gas filter correlation radiometry with field-of-view matching |
WO2014171897A1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-10-23 | Microlight Sensors Pte. Ltd. | Apparatus, system and method for remote detection of vehicle exhaust |
BR112016007639A2 (pt) * | 2013-10-09 | 2017-08-01 | Shell Int Research | método para tornar visível e sistema para monitorar um penacho de liberação de fluido |
US9442011B2 (en) | 2014-06-23 | 2016-09-13 | Exxonmobil Upstream Research Company | Methods for calibrating a multiple detector system |
WO2015199911A1 (en) | 2014-06-23 | 2015-12-30 | Exxonmobil Upstream Research Company | Methods and systems for detecting a chemical species |
WO2015199912A1 (en) | 2014-06-23 | 2015-12-30 | Exxonmobil Upstream Research Company | Image quality enhancement of a differential image for a multiple detector system |
US9448134B2 (en) | 2014-06-23 | 2016-09-20 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems for detecting a chemical species and use thereof |
US11249016B2 (en) | 2015-03-02 | 2022-02-15 | Flir Systems Ab | Wavelength band based passive infrared gas imaging |
CN107407634B (zh) * | 2015-03-02 | 2020-11-06 | 前视红外系统股份公司 | 在无源光学气体成像中定量气体 |
EP3265782B1 (en) * | 2015-03-02 | 2024-07-03 | Flir Systems AB | Wavelength band based passive infrared gas imaging |
WO2017100099A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | Flir Systems, Inc. | Uncooled gas imaging camera |
WO2017104617A1 (ja) | 2015-12-15 | 2017-06-22 | コニカミノルタ株式会社 | ガス検知用画像処理装置、ガス検知用画像処理方法、ガス検知用画像処理プログラム、ガス検知用画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び、ガス検知システム |
WO2017197521A1 (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | Lineriders Inc. | Apparatus and methodologies for leak detection using gas and infrared thermography |
CN109642846A (zh) * | 2016-08-31 | 2019-04-16 | 前视红外系统股份公司 | 指示场景中的气体移动的方法 |
EP3538874B1 (en) | 2016-11-14 | 2022-01-12 | Opgal Optronic Industries Ltd. | Systems and methods for quantifying a gas leak |
US10997734B2 (en) * | 2016-12-27 | 2021-05-04 | Konica Minolta, Inc. | Gas detection-use image processing device, gas detection-use image processing method, and gas detection-use image processing program |
US11022546B2 (en) * | 2017-05-16 | 2021-06-01 | Fluke Corporation | Optical gas imaging systems and methods |
DE102017010151A1 (de) | 2017-11-02 | 2019-05-02 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | lnfrarot-optische Gasmessvorrichtung |
WO2019114239A1 (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-20 | 清华大学 | 基于太赫兹的探测大气高危化学品的方法和系统 |
US11108995B2 (en) * | 2018-09-11 | 2021-08-31 | Draeger Medical Systems, Inc. | System and method for gas detection |
US20200138337A1 (en) | 2018-11-06 | 2020-05-07 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Non-Contact Breathing Activity Monitoring And Analyzing System Through Thermal On Projection Medium Imaging |
US11828704B2 (en) * | 2019-06-14 | 2023-11-28 | Flir Systems Ab | Spatial image processing for enhanced gas imaging systems and methods |
CN110470669B (zh) * | 2019-08-23 | 2020-05-26 | 吉林大学 | 一种水下管道的检漏方法、系统及相关装置 |
DE102019124547A1 (de) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Detektorvorrichtung und Verfahren zur Fernanalyse von Stoffen sowie mobiles Sensorsystem |
DE102021100405A1 (de) | 2021-01-12 | 2022-07-14 | Inficon Gmbh | Verfahren zur Detektion von aus einem Prüfling austretendem Prüfgas mit einem optischen Sensor |
CN112858200A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种二氧化硫快速定量成像测量装置及方法 |
CN114018843B (zh) * | 2022-01-05 | 2022-04-08 | 北京新煜达石油勘探开发有限公司 | 基于光谱数据评价地层烃源物性的方法、装置、电子设备及介质 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3976884A (en) * | 1974-12-31 | 1976-08-24 | Science Applications, Inc. | Method for remote monitoring of gaseous products |
US4555627A (en) * | 1983-04-05 | 1985-11-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Backscatter absorption gas imaging system |
JPH01296785A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Fujitsu Ltd | 画像重畳装置 |
US5210702A (en) * | 1990-12-26 | 1993-05-11 | Colorado Seminary | Apparatus for remote analysis of vehicle emissions |
US5373160A (en) * | 1993-05-04 | 1994-12-13 | Westinghouse Electric Corporation | Remote hazardous air pullutants monitor |
DE4324154A1 (de) | 1993-07-19 | 1995-02-02 | Kayser Threde Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur räumlich hochauflösenden Analyse mindestens einer Gaskomponente in einem Gasgemisch |
US5656813A (en) * | 1995-04-04 | 1997-08-12 | Gmd Systems, Inc. | Apparatus for imaging gas |
US6690472B2 (en) * | 2000-09-28 | 2004-02-10 | Sandia National Laboratories | Pulsed laser linescanner for a backscatter absorption gas imaging system |
-
1999
- 1999-12-28 SE SE9904836A patent/SE9904836L/ not_active Application Discontinuation
-
2000
- 2000-12-28 WO PCT/SE2000/002686 patent/WO2001048459A1/en active IP Right Grant
- 2000-12-28 AU AU25711/01A patent/AU2571101A/en not_active Abandoned
- 2000-12-28 EP EP00989168A patent/EP1257807B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-28 DK DK00989168T patent/DK1257807T3/da active
- 2000-12-28 US US10/169,300 patent/US6803577B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-28 DE DE60024876T patent/DE60024876T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-28 AT AT00989168T patent/ATE313072T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-12-28 ES ES00989168T patent/ES2253284T3/es not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-06-27 NO NO20023134A patent/NO324353B1/no not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ingen * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE9904836D0 (sv) | 1999-12-28 |
US6803577B2 (en) | 2004-10-12 |
NO20023134L (no) | 2002-08-27 |
DE60024876D1 (de) | 2006-01-19 |
DK1257807T3 (da) | 2006-04-18 |
ATE313072T1 (de) | 2005-12-15 |
SE9904836L (sv) | 2001-06-29 |
EP1257807A1 (en) | 2002-11-20 |
NO20023134D0 (no) | 2002-06-27 |
WO2001048459A1 (en) | 2001-07-05 |
AU2571101A (en) | 2001-07-09 |
EP1257807B1 (en) | 2005-12-14 |
DE60024876T2 (de) | 2006-09-28 |
ES2253284T3 (es) | 2006-06-01 |
US20030025081A1 (en) | 2003-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO324353B1 (no) | Avbildning av gassemmisjoner ved å bruke optiske teknikker | |
US20240094118A1 (en) | Gas leak emission quantification with a gas cloud imager | |
EP3304014B1 (en) | Hydrogen sulfide imaging system | |
US8548271B2 (en) | System and method for gas leakage detection | |
Naranjo et al. | IR gas imaging in an industrial setting | |
Kreuter et al. | All-sky imaging: a simple, versatile system for atmospheric research | |
US20160097714A1 (en) | Apparatus for imaging hydrogen sulfide plume and method of the same | |
Olbrycht et al. | Optical gas imaging with uncooled thermal imaging camera-impact of warm filters and elevated background temperature | |
EP3538874B1 (en) | Systems and methods for quantifying a gas leak | |
Smekens et al. | Validation of the SO2 camera for high temporal and spatial resolution monitoring of SO2 emissions | |
Harding et al. | Atmospheric scattering effects on ground‐based measurements of thermospheric vertical wind, horizontal wind, and temperature | |
Schiavo et al. | Characterization of a UV camera system for SO2 measurements from Popocatépetl Volcano | |
Barnie et al. | Quantification of gas and solid emissions during Strombolian explosions using simultaneous sulphur dioxide and infrared camera observations | |
US20040227906A1 (en) | Infrared scene projector | |
CN107703555A (zh) | 一种危险源探测方法及系统 | |
CN206096497U (zh) | 一种危险源探测系统 | |
Cosofret et al. | Passive infrared imaging sensor for standoff detection of methane leaks | |
Sabbah et al. | Remote sensing of gases by hyperspectral imaging: results of measurements in the Hamburg port area | |
Bernascolle et al. | Stand-off CWA imaging system: second sight MS | |
JP7408682B2 (ja) | ガス検知器 | |
Naranjo et al. | IR gas cloud imaging in oil and gas applications: immunity to false stimuli | |
Laufer et al. | Optimized differential absorption radiometer for remote sensing of chemical effluents | |
RU2799381C2 (ru) | Газоанализатор | |
Thériault et al. | A novel infrared hyperspectral imager for passive standoff detection of explosives and explosive precursors | |
Prel et al. | Real time standoff gas detection and environmental monitoring with LWIR hyperspectral imager |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: GAS OPTICS AS, NO |
|
MK1K | Patent expired |