[发明专利]一种高于环境温度的气体泄漏的非接触检测方法

说明书

一种高于环境温度气体泄漏的非接触检测方法，属于实验力学、气体密封测量技术领域。该方法首先采用红外热成像仪实时拍摄待检测区域的全场图像，得到一组红外图像，进而得到对应的温度场；对所得到的温度场进行温度梯度运算，得到温度梯度；结合热传导理论和红外图像处理算法对图像进行处理，从而得到气体泄漏位置和泄漏率。本发明基于红外热成像技术、图像处理及热传导理论，来测量高于环境温度气体泄漏时的位置和泄漏率，可同时实现泄漏位置精确定位、泄漏量定量化测量，且适用性广，不局限于具体某种气体，具有检测灵敏度高和抗干扰能力强等特点。

技术领域

本发明涉及一种高于环境温度气体的泄漏检测方法，属于实验力学、气体密封测量领域。

背景技术

气体泄漏已成为工业生产、管道运输的重大安全隐患，快速评估气体泄漏状况，进而采取现场应急措施等尤为重要。

在已有热成像测量气体泄漏的已知方法中，主要利用气体红外光谱吸收特征、泄漏前后的温度变化等方法探测气体泄漏情况。但是上述方法有些只对特定气体适用；有些则需要采集泄漏前后的温度图像，存在过程繁琐、测量周期较长等缺陷；目前，亟需开发简易、快速的利用非接触红外成像原理同时获得泄漏位置和泄漏率的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于红外热成像技术、图像处理及热传导理论的高于环境温度的气体泄漏的非接触检测方法，从而实现对泄漏位置的精准定位以及泄漏率的精确测量。

本发明的技术方案如下：一种高于环境温度气体泄漏的非接触检测方法，其特征在于所述方法按如下步骤进行：

1)确定管道或密封件泄漏检测区域，采用红外热像仪不断拍摄图片直至完全覆盖泄漏检测区域，得到一组对应区域的红外图像，进而得到对应的温度场

2)对所得到的温度场进行温度梯度运算，得到温度梯度：

3)不断搜索全场的温度梯度值，找到梯度值最大的位置，即为泄漏位置；

4)利用泄漏率与泄漏位置边缘处的温度梯度关系式得到泄漏率：

a＝-0.003085，b＝-0.004129，c＝2.819×10^-4，d＝-9.959×10^-7

其中Q为气体质量流量泄漏率，单位为g/s、为泄漏位置边缘处的温度梯度，r为泄漏孔的半径，T₀为环境温度，ΔT为管道或容器内气体温度与环境温度之差，t为管壁厚度，l为导热系数，C_P为气体比热容，x为无量纲参量等。

上述技术方案中，其特征在于，采用差分方法对所得到的温度场进行温度梯度运算。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：本发明结合红外热成像技术、图像处理及热传导理论，实现了高于环境温度气体的泄漏位置和泄漏率的非接触测量，克服了泄漏率测量的过程繁琐、测量周期较长、价格高昂等缺点，达到节省费用、简化流程的目的。同时，本发明不需要改变气体泄漏时的装置，对环境条件要求低，能够载常规方法难以实施的工况下进行测量，比如火灾现场、危险气体泄漏等，对气体泄漏测试技术方面产生革新性的变化。

附图说明

图1是高于环境温度气体泄漏的非接触检测方法原理示意图。

图2是气体泄漏时沿孔径方向的温度分布。

图3是气体泄漏时沿孔径方向的温度梯度值。

图中：1-含漏孔的管道、容器；2-红外热像仪；3-计算机及相关采集处理软件。

具体实施方式