[发明专利]一种双通道成像气体定量检测方法

权利要求书

1.一种双通道成像气体定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据待测气体吸收光谱图，构建两个气体成像通道,分别为信号通道和参考通道；

步骤S2:根据信号通道和参考通道分别获取的通道图像，计算双通道光强比，标定双通道光强比与目标气体柱浓度之间的关系；

步骤S3:在现场检测时，获取待测气体的双通道目标气体图像，基于双通道光强比，获取其空间浓度的二维分布。

2.根据权利要求1所述的一种双通道成像气体定量检测方法，其特征在于，所述构建两个气体成像通道具体为：

将目标气体吸收截面最大的波长作为信号通道，对应的滤光片记为A；

选择目标气体吸收截面小于预设值的波长作为参考通道，对应的滤光片记为B。

3.根据权利要求2所述的一种双通道成像气体定量检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

对于A通道，当探测相机视场中没有目标气体的存在时，到达相机每个像素的光强由太阳散射辐射强度I_S、探测器量子效率Q和滤光片透过率T决定：

I_0,A＝∫_λI_S,A(λ)·Q_A(λ)·T_A(λ)dλ (1)

当探测相机视场中存在目标气体时，光谱强度按照Lambert-Beer定律衰减：

I_A＝∫_λI_0,A·exp[-σ_A(λ)·S(λ)-σ_A'(λ)·S'(λ)]dλ (2)

其中σ_A(λ)为NO₂气体分子在通道A处的吸收截面，S(λ)为柱浓度,σ'_A(λ)为其它气体分子吸收截面,S'(λ)为其他气体分子柱浓度；

当滤光片的探测带宽小于预设值时，公式(1)、(2)简化为：

I_0,A＝I_S,A(λ)·Q_A(λ)·T_A(λ) (3)

I_A＝I_0,A·exp[-σ_A(λ)·S(λ)-σ'_A(λ)·S'(λ)] (4)

相应地，对于通道B：

I_B＝I_0,B·exp[-σ_B(λ)·S(λ)-σ'_B(λ)·S'(λ)] (5)

将通道A,B采集到的图像光强相除，得到双通道光强比：

对于每一个滤光片和探测相机，其在工作波长范围内的透过率和量子效率都是定值，令双通道光强比光强系数等效吸收截面b≈σ_A(λ)-σ_B(λ),则公式(6)写成：

δ＝a·exp(-b·S) (7)

式(7)展示了双通道光强比与目标气体柱浓度之间的非线性关系。

4.根据权利要求3所述的一种双通道成像气体定量检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：根据标定公式，在现场检测时，采集双通道目标气体图像，然后对双通道图像进行配准，计算出每个像素的光强比，带入公式(7)即可反演出其空间浓度的二维分布。

5.一种双通道成像气体定量检测系统，其特征在于，包括双通道气体成像单元和数据处理单元；所述双通道气体成像单元包括两个探测相机，所述两个探测相机安装有不同的滤光片；所述数据处理单元执行所述数据处理程序时，具体执行如权利要求1-4任一项所述的双通道成像气体定量检测方法中的步骤。