一種氣體泄漏的檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體檢測，尤其涉及氣體泄漏的檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有毒氣體泄漏是非常危險的，發(fā)生泄漏時，只有找準(zhǔn)泄漏點，才能實施有效的修復(fù)，如封堵泄漏孔洞。傳統(tǒng)的檢漏方式為:用檢漏液涂敷在可疑泄漏位置通過是否有氣泡來判斷泄漏點。目前，基于氣體紅外吸收原理的氣體泄漏檢測儀的使用較為普遍。隨著紅外成像技術(shù)的發(fā)展，氣體泄漏紅外成像檢測技術(shù)以其高效率、遠距離、大范圍、動態(tài)直觀等顯著優(yōu)勢，逐漸成為氣體泄漏檢測領(lǐng)域所關(guān)注的技術(shù)。氣體泄漏紅外成像檢測技術(shù)有幾種類型:
[0003]第一種，采用(主動式或被動式)寬波段光源，光源光譜覆蓋被測氣體的紅外吸收波段，在焦面陣探測器上接收紅外光束，通過對比紅外輻射強度的大小，確定是否在光路上存在被測氣體吸收，并通過數(shù)據(jù)處理重構(gòu)出氣體的泄漏圖像。這種寬波段氣體泄漏紅外成像檢測技術(shù)的干擾大，容易受其他氣體紅外吸收的干擾，景物熱輻射的影響，造成氣體泄漏檢測誤報警。
[0004]第二種，采用單色激光光源，激光波長位于被測氣體的紅外吸收峰的中心波長，光束照射到待檢測的區(qū)域，光束被散射或者反射回光學(xué)收集系統(tǒng)，光能量被紅外成像探測器接收并成像。在有被測泄漏氣體出現(xiàn)在攝像區(qū)域，返回激光檢測系統(tǒng)的激光強度由于經(jīng)過氣團的吸收而減弱，泄漏氣團出現(xiàn)區(qū)域的視頻圖像產(chǎn)生對比變化。
[0005]第三種，氣體泄漏成像檢測儀器發(fā)射出兩個波長的激光束，其中一束激光波長位于被測氣體吸收峰的中心波長，另一束激光波長位于沒有被測氣體吸收的波長處。利用這兩束激光束穿過泄漏區(qū)域后的光強差值來探測泄漏氣體，并在紅外成像探測器上成像。
[0006]第二、三種氣體泄漏成像檢測儀采用了單色激光光源，成像時不受干擾，但是由于探測下限濃度高，微小的泄漏或者是被測氣體濃度比較低的管道泄漏很難被檢測到，即使檢測到泄漏圖像，由于對比度很小，很難定位出泄漏點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種檢測準(zhǔn)確、多功能的氣體泄漏的檢測裝置。
[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):
[0009]—種氣體泄漏的檢測裝置，所述氣體泄漏的檢測裝置包括:
[0010]光源，所述光源發(fā)出的測量光的波長覆蓋待檢測氣體的吸收譜線對應(yīng)的波長；
[0011]出射單元，所述測量光經(jīng)過所述出射單元后射入待測區(qū)域內(nèi)；
[0012]接收單元，所述接收單元用于收集所述測量光與所述待測區(qū)域內(nèi)的待檢測氣體相互作用后的檢測光；
[0013]面陣探測器，與所述待測區(qū)域內(nèi)的待測面上各點對應(yīng)的檢測光經(jīng)過所述接收單元后成像在所述面陣探測器上，輸出的電信號送分析單元；
[0014]調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元用于改變接收單元的光學(xué)焦距，使所述待測區(qū)域內(nèi)的不同待測面上各點對應(yīng)的檢測光成像在所述面陣探測器上；
[0015]分析單元，所述分析單元根據(jù)光譜分析技術(shù)處理接收到的與所述待測區(qū)域內(nèi)的不同待測面對應(yīng)的光信號，獲得與所述待測面上各點對應(yīng)的待檢測氣體的柱濃度;并根據(jù)面陣探測器相對接收單元的位置來確定待測區(qū)域內(nèi)的待測面相對接收單元的位置，獲得待檢測氣體團的尺寸、位置。
[0016]根據(jù)上述的氣體泄漏的檢測裝置，優(yōu)選地，所述光源是激光器。
[0017]根據(jù)上述的氣體泄漏的檢測裝置，優(yōu)選地，所述出射單元采用光擴束器件或光反射器件，所述接收單元采用光會聚器件。
[0018]本發(fā)明的目的還在于提供了一種準(zhǔn)確、多功能的氣體泄漏的檢測方法，該發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):
[0019]氣體泄漏的檢測方法，所述氣體泄漏的檢測方法包括以下步驟:
[0020](Al)光源發(fā)出的測量光射入待測區(qū)域內(nèi)，所述測量光的波長覆蓋待檢測氣體的吸收譜線對應(yīng)的波長；
[0021](A2)所述測量光與所述待測區(qū)域內(nèi)的待檢測氣體相互作用；
[0022](A3)收集所述測量光與所述待測區(qū)域內(nèi)的待檢測氣體相互作用后的檢測光；
[0023](A4)與所述待測區(qū)域內(nèi)的待測面上各點對應(yīng)的檢測光經(jīng)過收集后成像在面陣探測器上，輸出的電信號送分析單元；
[0024](A5)分析單元根據(jù)光譜分析技術(shù)處理接收到的與所述待測區(qū)域內(nèi)的不同待測面對應(yīng)的電信號，從而獲得與所述待測面上各點對應(yīng)的待檢測氣體的柱濃度。
[0025]分析單元根據(jù)面陣探測器相對接收單元的位置來確定此刻待測區(qū)域內(nèi)的待測面相對接收單元的位置，獲得待檢測氣體團的尺寸、位置；
[0026](A6)改變接收單元的光學(xué)焦距，進入步驟(A4)。
[0027]根據(jù)上述的氣體泄漏的檢測方法，優(yōu)選地，所述柱濃度的獲得方式為:
[0028]分析單元通過鎖相放大所述電信號而獲得二次諧波和奇次諧波，通過計算二次諧波和奇次諧波幅值的商而獲知待檢測氣體的柱濃度。
[0029]根據(jù)上述的氣體泄漏的檢測方法，優(yōu)選地，在步驟(A6)中，改變接收單元的光學(xué)焦距，使得接收單元的焦點在光軸上移動。
[0030]根據(jù)上述的氣體泄漏的檢測方法，優(yōu)選地，所述接收單元的焦點在面陣探測器的前后往返移動。
[0031]根據(jù)上述的氣體泄漏的檢測方法，優(yōu)選地，所述光源是激光器，調(diào)制所述激光器，使所述測量光的波長覆蓋所述待檢測氣體的吸收譜線對應(yīng)的波長。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0033]1.本發(fā)明的技術(shù)具有極低的探測下限，測量靈敏度高，能夠測量出微量的氣體泄漏；
[0034]2.本發(fā)明的技術(shù)能夠大面積的覆蓋被測區(qū)域，將泄露氣團按照濃度的梯度在顯示屏上成立體像，也即待測區(qū)域內(nèi)待檢測氣體團的空間形狀、空間位置及濃度分布;便于用戶在泄漏點的偵測時準(zhǔn)確、高效；
[0035]3.本發(fā)明的技術(shù)不受背景氣體的交叉干擾，測量準(zhǔn)確性高。
【附圖說明】
[0036]參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是:這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限制。圖中:
[0037]圖1為本發(fā)明實施例的氣體泄漏的檢測裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0038]圖1和以下說明描述了本發(fā)明的可選實施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個變型。由此，本發(fā)明并不局限于下述可選實施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
[0039]實施例1:
[0040]圖1示意性地給出了本發(fā)明實施例的氣體泄漏的檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，所述檢測裝置包括:
[0041]光源，如半導(dǎo)體激光器，所述光源發(fā)出的測量光的波長覆蓋待檢測氣體(如甲烷)的吸收譜線對應(yīng)的波長；
[0042]出射單元，所述測量光經(jīng)過光擴束器件或光反射器件(如凸面反射鏡)出射單元后射入待測區(qū)域內(nèi)；
[0043]接收單元，所述接收單元用于收集所述測量光與所述待測區(qū)域內(nèi)的待檢測氣體相互作用后的檢測光；接收單元可采用具有成像功能且焦距可調(diào)的透鏡組等，這中透鏡組是現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；
[0044]面陣探測器，與