微量气体泄漏检测与定位技术――主动成像气体检测仪

电子测量技术

第３ｌ卷第７期ＥＩ，ＥＣＴＲ（）ＮＩＣ

ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＤＣＨＮｏＩ。ｏＧＹ

２００８年７月

微量气体泄漏检测与定位技术

——主动成像气体检测仪

赖

薇１原宗２赖汝３

（１．中钢集团武汉安全环保研究院武汉４３００８１；２．华中科技大学机械学院武汉４３００７４；

３．北京理工大学北京１０００８１）

摘要：传统的气体检测仪在一些危险场合无法进行气体检测。主动成像气体检测仪采用可调谐半导体激光器光谱技术与成像系统结合，通过激光束扫描需要检测的视场，对视场进行多点浓度测试后，将浓度信号转换为视频信号与摄像机的信号同时显示在屏幕上，从而可以一眼看出气体的大致分布及分布的大概位置。通过以图像颜色表示气体浓度，可以大致看出气体浓度的分布，方便检测人员直观、侠捷地观察到泄漏点位置。特别适用于天然气、煤气等危险气体泄漏点的跟踪查寻。

关键词：气体泄漏；检测；激光；成像；甲烷中图分类号：ＴＮ２４９

文献标识码：Ｂ

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（１．ＷｕｈａｎＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳＩＮＯＳＴＥＥＬ，Ｗｕｈａｎ４３００８１；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ，

ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４；３．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｇａｓｄｅｔｅｃｔｏｒｉｓｉｎｃａｐａｂｌｅｏｆｄｅｔｅｃｔｉｎｇｇａｓｕｎｄｅｒｓｏｍｅｄａｎｇｅｒｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．Ａ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ

ｌｅａｋａｇｅ；ｄｅｔｅｃｔ；ｌａｓｅｒ；ｉｍａｇｉｎｇ；ｍｅｔｈａｎｅ

０引言

景辐射进行成像，但其灵敏度与背景温度的变化有很大关联，有时白天甚至无法检测。

进行低浓度（１０－６）气体泄漏检测的传统方法是采用基于火焰离子化的技术，但这种技术只能测量单点位置的浓

１主动成像技术

度，采用这种测量方法很难寻找泄漏点，使得定位泄漏点

采用可调谐半导体激光器光谱技术的气体检测仪在的过程很长。在某些危险场合甚至因为检测人员无法接国外已经发展很成熟，也有采用该技术的手持式气体遥测近而更加困难。如果要进行泄漏点定位，气体的空问分布仪产品Ｌ２］。在几米的测量距离内，手持式气体遥测仪的甲甚至要比单纯的精确浓度测量更重要。对气体分布成像

烷灵敏度可以接近几个１０一，响应时间为０．１ｓ。将这种有２类主要方法：基于对激光的光学吸收的主动成像，和基传感器与成像系统结合，通过控制扫描反射镜的２个方向于背景辐射的被动成像。例如，差分吸收激光雷达（ＤＩＡＬ）

的扫描，经过反射后的激光束扫描需要检测的视场，该视采用激光脉冲主动检测气体Ｄ］，这种系统利用激光光路中场范围和ＣＣＤ的成像视场范围重叠。如图１所示，激光束气体对激光的散射来分析气体浓度（由信号强度决定）和

从右到左、从下到上扫描，对视场进行多点浓度测试后，将距离（由时间延迟决定）。但这种系统价值昂贵，而且不适浓度信号转换为模拟电信号后传入计算机［３］；根据控制扫合短距离（１～１０ｍ）的气体检测。采用另外一种也是基于

描反射镜角度的电信号将浓度信号对应的位置坐标换算后向散射的测试方法，但是是利用物体表面或墙面等的散成与ＣＣＤ信号对应的坐标，同时摄像机的ＣＣＤ信号也传射，而不是气体的散射。这种方法信号相对比较强但不能入计算机，这样在相同的位置坐标可以同时显示ＣＣＤ信号测试距离。气体被动成像系统一般采用红外摄像仪对背

和浓度信号，从而可以一眼看出气体的大致分布及分布的

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