[发明专利]一种双通道成像气体定量检测方法

说明书

本发明涉及一种双通道成像气体定量检测方法，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。本发明只需采集双通道目标气体图像便可计算出其二维浓度分布，解决了现有成像检测技术必须重建背景图像信息使计算结果产生误差的固有问题。

技术领域

本发明涉及气体检测领域，特别是涉及一种双通道成像气体定量 检测方法。

背景技术

由于人类工业体量的迅速增加，带来了许多的环境问题，其中大 气污染形势严峻，过量的有害气体排放直接危害人类的身体健康。各 个地区的污染气体种类、排放量差异较大，为了实现精准的治理，需 要对其排放进行监测。

目前的气体定量检测技术可以根据光源的不同划分为主动式和 被动式，被动式检测方法有高光谱成像技术(Hyperspectral Imaging)、 多光谱成像技术(MultispectralImaging)和热成像技术(Thermal Imaging)等，主动式检测方法有差分吸收激光雷达技术(DIAL)、差分 吸收光谱技术(DOAS)、可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)和 傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)等。上述方法凭借各自的优点被应用 于各类场景下的气体检测。但是，这些方法大都使用了光谱仪，致使 系统结构复杂，不便维修，且时间分辨率和空间分辨率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双通道成像气体定量检测 方法，解决了现有成像检测技术必须重建背景图像信息使计算结果产 生误差的固有问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双通道成像气体定量检测方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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；