本發(fā)明涉及制冷型紅外成像系統(tǒng)，具體為基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、制冷型紅外成像系統(tǒng)是一種利用紅外探測(cè)器對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行熱成像的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備；制冷型紅外成像系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、制冷機(jī)和信號(hào)處理系統(tǒng)等部分組成；光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射聚焦到紅外探測(cè)器上，紅外探測(cè)器將接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)的放大、濾波、數(shù)字化等處理后，形成可供顯示和分析的紅外圖像。

2、然而現(xiàn)有的制冷型紅外成像系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法主要基于系統(tǒng)netd、mrtd等指標(biāo)展開，但考慮到上述指標(biāo)主要集中討論制冷型紅外成像系統(tǒng)針對(duì)特定圖像目標(biāo)（如四桿靶等）的成像分辨能力，未能針對(duì)氣體泄漏這一實(shí)際場(chǎng)景的使用展開討論，因此其在針對(duì)泄漏氣體探測(cè)方面的適用性受到限制。

3、針對(duì)上述的技術(shù)缺陷，現(xiàn)提出一種解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述提出的問題，而提出基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，具體性能評(píng)價(jià)方法步驟如下：

3、步驟一、控制實(shí)驗(yàn)中背景黑體溫度、氣體溫度、環(huán)境壓力、環(huán)境溫度、測(cè)試氣體種類、測(cè)試光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)始終保持一致；

4、步驟二、控制在距離l1、l2、l3……ln等距離下，測(cè)得系統(tǒng)最小可探測(cè)流量為lr1、lr2、……lrn；

5、步驟三、根據(jù)lri=αli2+β的基本形式對(duì)lr1……lrn與l1……ln之間的關(guān)系進(jìn)行擬合，求得特定比較參數(shù)α和修正項(xiàng)β；對(duì)制冷型紅外成像系統(tǒng)對(duì)氣體泄漏的探測(cè)能力由α決定，α越小，則制冷型紅外成像系統(tǒng)對(duì)氣體泄漏的探測(cè)能力越強(qiáng)。

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，步驟一具體過(guò)程如下：

7、步驟s1：實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)置在室內(nèi)環(huán)境，或周邊無(wú)顯著額外輻射源的場(chǎng)景內(nèi)；設(shè)置成像系統(tǒng)時(shí)，確保成像系統(tǒng)中，成像系統(tǒng)最終成像畫面內(nèi)，僅包含泄漏氣體和黑體背景；

8、步驟s2：將流量控制器與待測(cè)氣體氣瓶相連接，并通過(guò)軟管釋放待測(cè)氣體；軟管孔徑應(yīng)設(shè)置為1/4，管口豎直指向天頂；

9、步驟s3：將成像系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)相連接；顯示系統(tǒng)應(yīng)能夠正確顯示8位黑白視頻；

10、步驟s4：背景黑體溫度由黑體控制；氣體溫度通過(guò)水浴加熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。

11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，為便于計(jì)算，測(cè)試氣體應(yīng)選擇純度至少為90%的測(cè)試氣體，且選擇雜質(zhì)成分光譜吸收范圍與當(dāng)前測(cè)試氣體、成像系統(tǒng)的光譜響應(yīng)范圍存在顯著差異的混合氣體；同時(shí)，成像系統(tǒng)的光譜響應(yīng)范圍不包含當(dāng)前測(cè)試環(huán)境大氣中顯著存在氣體的光譜吸收范圍；背景黑體溫度應(yīng)設(shè)置為氣體溫度+5℃。

12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，軟管管口應(yīng)距離背景黑體至少30cm，軟管管口應(yīng)恰好位于成像畫面之外，其中距離以成像儀光學(xué)系統(tǒng)最外層窗口中心指向軟管管口的方向計(jì)。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，實(shí)驗(yàn)應(yīng)配備4名觀測(cè)人員，顯示系統(tǒng)能夠?qū)?shí)時(shí)成像畫面輸出至電腦中。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，環(huán)境壓力、環(huán)境溫度應(yīng)確保實(shí)驗(yàn)中波動(dòng)不超過(guò)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)狀態(tài)的5%。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，步驟二具體過(guò)程如下：

16、步驟ss1：實(shí)驗(yàn)中，l1……ln距離不建議超過(guò)30m

17、步驟ss2：系統(tǒng)可探測(cè)最小流量判定方式包含人眼目視和計(jì)算機(jī)判別兩種方式；具體為：人眼目視和計(jì)算機(jī)判斷；

18、步驟ss3：系統(tǒng)應(yīng)自一較大流量開始測(cè)試，當(dāng)前流量可檢測(cè)時(shí)，應(yīng)按照流量控制器最小分度值不斷降低氣體泄漏流量，到達(dá)特定流量時(shí)判定畫面中不可見氣體，則前次氣體流量則為當(dāng)前距離下的最小可探測(cè)流量。

19、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，人眼目視具體為：需要現(xiàn)場(chǎng)四名觀測(cè)人員中，至少有2位主觀認(rèn)定可在畫面中觀察到且至少持續(xù)觀察到超過(guò)5s的泄漏氣體。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，計(jì)算機(jī)判斷具體為：對(duì)畫面所有像素進(jìn)行遍歷，讀取每一個(gè)像素值的灰度值并求得畫面平均灰度；由人眼目視中觀察到氣體的人員在實(shí)時(shí)畫面中畫出氣體部分；計(jì)算機(jī)遍歷氣體部分各像素并計(jì)算氣體部分像素平均值；比較畫面平均灰度與氣體部分平均灰度，若超過(guò)特定閾值，則確認(rèn)當(dāng)前氣體為可見狀態(tài)。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

22、本發(fā)明公開內(nèi)容較現(xiàn)有常用評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)體系，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易于操作，同時(shí)可將評(píng)價(jià)系統(tǒng)擴(kuò)展至長(zhǎng)距離下的監(jiān)測(cè)能力，而非僅限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。同時(shí)，基于本發(fā)明的思路，理論上可進(jìn)一步推導(dǎo)至針對(duì)任意系統(tǒng)常用距離、任意氣體的條件下，系統(tǒng)的理論最小可探測(cè)泄漏氣體流量；以保證氣體泄漏檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，具體性能評(píng)價(jià)方法步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟一具體過(guò)程如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，為便于計(jì)算，測(cè)試氣體應(yīng)選擇純度至少為90%的測(cè)試氣體，且選擇雜質(zhì)成分光譜吸收范圍與當(dāng)前測(cè)試氣體、成像系統(tǒng)的光譜響應(yīng)范圍存在顯著差異的混合氣體；同時(shí)，成像系統(tǒng)的光譜響應(yīng)范圍不包含當(dāng)前測(cè)試環(huán)境大氣中顯著存在氣體的光譜吸收范圍；背景黑體溫度應(yīng)設(shè)置為氣體溫度+5℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，軟管管口應(yīng)距離背景黑體至少30cm，軟管管口應(yīng)恰好位于成像畫面之外，其中距離以成像儀光學(xué)系統(tǒng)最外層窗口中心指向軟管管口的方向計(jì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，實(shí)驗(yàn)應(yīng)配備4名觀測(cè)人員，顯示系統(tǒng)能夠?qū)?shí)時(shí)成像畫面輸出至電腦中。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，環(huán)境壓力、環(huán)境溫度應(yīng)確保實(shí)驗(yàn)中波動(dòng)不超過(guò)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)狀態(tài)的5%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟二具體過(guò)程如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，人眼目視具體為：需要現(xiàn)場(chǎng)四名觀測(cè)人員中，至少有2位主觀認(rèn)定可在畫面中觀察到且至少持續(xù)觀察到超過(guò)5s的泄漏氣體。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，計(jì)算機(jī)判斷具體為：對(duì)畫面所有像素進(jìn)行遍歷，讀取每一個(gè)像素值的灰度值并求得畫面平均灰度；由人眼目視中觀察到氣體的人員在實(shí)時(shí)畫面中畫出氣體部分；計(jì)算機(jī)遍歷氣體部分各像素并計(jì)算氣體部分像素平均值；比較畫面平均灰度與氣體部分平均灰度，若超過(guò)特定閾值，則確認(rèn)當(dāng)前氣體為可見狀態(tài)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于氣體泄漏的制冷型紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法，涉及制冷型紅外成像系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)泄漏氣體探測(cè)方面的適用性受到限制的技術(shù)問題，具體為控制實(shí)驗(yàn)中背景黑體溫度、氣體溫度、環(huán)境壓力、環(huán)境溫度、測(cè)試氣體種類、測(cè)試光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)始終保持一致；控制在距離L<subgt;1</subgt;、L<subgt;2</subgt;、L<subgt;3</subgt;……L<subgt;n</subgt;等距離下，測(cè)得系統(tǒng)最小可探測(cè)流量為L(zhǎng)R<subgt;1</subgt;、LR<subgt;2</subgt;、……LR<subgt;n</subgt;；根據(jù)LR<subgt;i</subgt;=αL<subgt;i</subgt;<supgt;2</supgt;+β的基本形式對(duì)LR<subgt;1</subgt;……LR<subgt;n</subgt;與L<subgt;1</subgt;……L<subgt;n</subgt;之間的關(guān)系進(jìn)行擬合，求得特定比較參數(shù)α和修正項(xiàng)β；對(duì)制冷型紅外成像系統(tǒng)對(duì)氣體泄漏的探測(cè)能力由α決定，α越小，則制冷型紅外成像系統(tǒng)對(duì)氣體泄漏的探測(cè)能力越強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：饒宇昂,高益,王順,李雅梅,孫艷成,洪慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥航譜時(shí)代科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30