[发明专利]一种激光照射红外成像气体探测仪器

说明书

发明领域

本发明涉及到一种利用红外技术探测气体的仪器，更确切的说是利用气体对红外光线吸收的原理来探测气体的方法和仪器。

背景技术

在工业技术中应用了各种气体，在制冷领域中采用气体作为工作物质，在电气设备中大量的利用六氟化硫。在工业生产中会生产各种气体，如石油化工领域中的需要生产乙烯，甲烷等各种气体。如果这些气体的泄漏会造成一定的经济损失甚至损坏，石化气体的生产和运输中如果石油气体的泄漏会给企业造成经济损失，甚至会发生危险引起火灾。工业技术中工作气体的泄漏会造成设备工作状态错误对这些气体进行检测具有很大实际应用价值。

现有技术中提到了一种气体检测方法，它是利用激光照射成像的技术来实现气体检测。这种技术在美国专利4555627和6690472中都提到了这类技术。美国专利4555627的提到技术已经被美国LSI公司(Laser imaging systems Inc)实现，美国专利6690472对专利4555627的技术进行了近一步的改进。所有当前现有技术中提到的成像系统都利用了8-12微米的制冷型的红外探测器，这类探测器采用锑镉汞晶体材料，并需要斯特林类型的制冷机，成本很高。美国专利4555627提出了采用单元碲镉汞探测器，目前随着技术的发展探测器已经由单元发展为线列以至于面阵器件。对于这些器件，制冷型的红外探测器的价格很高，这限制了该技术的应用。如果采用非制冷型的红外探测器取代制冷型红外探测器就会大幅度的降低成本，但是非制冷型的红外探测器的灵敏度要远远低于制冷型探测器。

发明内容

针对上面提到的一些问题，本发明提出采用非制冷红外探测器，并利用采用本发明所提到的红外图像处理技术，来提高气体探测设备。

在通常情况下，现有技术中所提到的气体对于红外相机来说是不可见的，这些气体通常对特定波长的光具有强烈的吸收。采用激光照射红外相机的视场，如果没有待探测的气体的存在，整个视场会被均匀的照亮，红外相机会探测到背景红外辐射以及照射激光。如果存在待探测的气体，激光会被强烈的吸收，从而在图像上表现的比没有气体存在的区域要暗。总之通过分析图像能够发现待探测气体的存在。如果气体含量很低或者探测器的灵敏度较低，如采用非制冷型红外探测器，或者噪声的存在，导致存在气体吸收的图像通过肉眼进行判别会变得比较困难。因此本发明提出用于判别图像的硬件以及相关算法。

在通常的情况下，存在的气体是运动的，如气体泄漏，而其它部分是静止的，最起码是相对静止的。从图像成像本身来考虑，图像的噪声出现是随机的，气体出现的部位在图像中的位置是相对确定的。根据所成的图像的这些基本原理，本发明提出了对红外相机成图像进行处理以便于操作人员进行判读图像的算法，及相关的硬件。

本发明的目的是采用气体成像的运动判别来提高探测气体存在的灵敏度。前已经述及噪声是不相关的而信号是相关的，另外还有一点噪声点通常是孤立的，单一噪声点在图像中所占有的像素数量很少。相对噪声而言信号是集中的占有相当多的像素。噪声出现的位置是随机的，而由于气体吸收所形成的图像在不同的帧间具有很强的相关性。这是因为气体所形成的气流运动变化是连续的，即使受到外部气流的影响其变化也是连续的。因此对图像进行运动检测能够有效的提高探测气体的灵敏度。

本发明的另外一个目的是通过对激光照射红外成像进行局部极小值判定提高图像识别能力。根据BAGI技术的原理，存在待探测气体的部位会对红外吸收从而成像时形成一个响应局部极小区域。因此通过检测成像的极小值区域能够提高探测气体的灵敏度。

本发明的第三个目的是，综合前两个目的获得对气体自动探测的方法。前两个目的所提到的方法可以单独使用能够提高探测灵敏度，如果综合考虑两者则能够进一步提高系统的探测灵敏度。

附图说明

图1，激光红外成像系统原理框图

图2梯度极小区域寻找方法示意图

图3算法的一种实现方式

图4二次信号处理板原理框图

具体实施例