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可用于检测天然气泄漏的低成本红外成像系统

2022-04-22 12:08上一篇:依托智能电表打造民用四表“互联网+” |下一篇:没有了

本文摘要:研究人员早已研发出有一种新型红外光学系统,未来将会可以获取低成本、实时性的管道或者石油和天然气设施中的甲烷气体外泄情况。甲烷是天然气的主要组成部分,其泄漏有可能是便宜和危险性的,同时也不会造成温室气体的气候变化。“尽管甲烷气是肉眼看到的,但我们早已研发了一种利用彩色编码这种气体信息的方法,并摆放到一个传统相机图像中,”苏格兰格拉斯哥大学的GrahamM.Gibson博士说道,他领导了这项技术工作。“这容许用户操作者照相机可环顾四周,从而辨识到目标,看见一个重合气体的不存在。

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研究人员早已研发出有一种新型红外光学系统,未来将会可以获取低成本、实时性的管道或者石油和天然气设施中的甲烷气体外泄情况。甲烷是天然气的主要组成部分,其泄漏有可能是便宜和危险性的,同时也不会造成温室气体的气候变化。“尽管甲烷气是肉眼看到的,但我们早已研发了一种利用彩色编码这种气体信息的方法,并摆放到一个传统相机图像中,”苏格兰格拉斯哥大学的GrahamM.Gibson博士说道,他领导了这项技术工作。“这容许用户操作者照相机可环顾四周,从而辨识到目标,看见一个重合气体的不存在。

”Gibson和其他的研究小组的研究人员合作开发了这种动态红外光学系统。早已公开发表在光学学会的《光学快报》杂志上,研究人员指出,该系统可以提供甲烷外泄时的视频信息,控告亲率每分钟大约0.2升至。

该技术也可以扩展到其他波长或波长范围,从而检测多种气体和化学品。GraemeMalcolm博士,他是M2公司的首席执行官和牵头创始人,他说道:“从商业角度来看,其挑战之一是将红外技术应用于到更大的市场中,其价格点是十分脆弱的。

这种新技术可以使红外光学和传感显得更容易取得,并有助提高环境,增加石油和天然气行业的气体损失。技术牵头虽然商业系统用于光学检测甲烷气体是能用的,但它们是十分便宜的,并无法很好地应用于在所有的环境条件下。新的光学系统可以获取一个低廉且更为脆弱的方式在各种条件下来检测甲烷气体。

它使用的大力的高光谱光学技术由M2公司研发出来,而格拉斯哥研究小组研发了单像素照相机。该系统继续执行低光谱光学,通过用于一个激光波长处被吸取的甲烷感应到场景中,构成一系列的红外光模式。

这些图案是用激光与成千上万的移动反射镜的微型设备创立的,称作数字微镜装置。图像表明了甲烷吸取光线情况,通过检测光衍射现场计算出来较为完整的投影模式展开重构。

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这一新的甲烷气体光学系统使用主动灯光,意味著它可以自己获取光源,与目前能用的气体探测器被动灯光系统比起,具备几个优点,还包括利用温差展开系统的气体检测。NilsHempler博士,作为M2公司的创意领导,他说道:“用于被动灯光系统,夜晚或阴雨情况不会导致信号抵达光学系统发生变化或不不存在。有源灯光的光源是独立国家于环境变化的,还包括温度或光的变化,并获取强化的对比度和更高的灵敏度。

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研究人员用于一个单像素照相机测量场景中的光线,而具备千万像素的传统相机由于衍射且便宜不能用作红外波长。单像素照相机是创建一个商业的甲烷气体光学系统的关键,其成本有可能只有几千元,显著高于2020-03-30 的商用气体检测成像仪。由于该系统不用于任何扫描仪或其他移动部件,它可以很更容易地变为一个便携式仪器。

在该论文中,研究人员指出,他们的系统可以构建距离管道大约一米处大约25帧每秒的甲烷气体泄漏监测速率。他们还指出,这种方法对于甲烷是十分脆弱的,即使在照相机和甲烷之间有其他气体之间不存在。

“我们找到其中的一件事是,我们不一定必须高清晰度图像时,检测气体外泄,”Gibson说道。一个比较较慢的帧速率在照相机中获取了更加多的信息,这对于气体外泄的地方比具备十分高清晰度的图像更加简单。研究人员的下一个步骤是在可控的实验室环境下展示其光学设置,以理解它在现实世界中的情况。他们还想要尝试更加强劲的激光,这可能会构建更大距离上的检测光学和能够提升气体检测的灵敏度。

“本文中,用可回声的激光源而不是相同波长光源可以将此方法推展到其他烃类气体、危险性的化学试剂和炸药等材料的监测上,还可用作医疗临床和其他最重要的生物物质的监测应用于上,”Hempler说道。


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