【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测，尤其涉及一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法。
技术介绍
1、随着工业化进程的加速，各种气体在工业生产、环境监测以及日常生活中得到了广泛应用。然而，气体的泄露不仅会造成资源浪费，还会对环境和人类健康带来严重的威胁。尤其在石油化工、天然气输送、实验室等高风险领域，气体泄露可能导致火灾、爆炸等重大安全事故。因此，如何高效、准确地检测气体泄露，成为保障生产安全和环境保护的重要课题。
2、现有技术在气体泄露检测中面临以下主要技术问题：首先，传统检测方法灵敏度较低，难以检测低浓度的气体泄露，容易导致漏报和误报；其次，环境光干扰对检测结果的影响较大，难以保证检测的准确性；再者，检测系统的实时性和响应速度不够，无法及时预警和处理气体泄露事故；最后，现有系统的适用性和可扩展性不足，难以适应多种气体和复杂环境的检测需求。
技术实现思路
1、基于上述目的，本专利技术提供了一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法。
2、一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，包括以下步骤：
3、s1，光源配置：设置可调光源在可能发生气体泄露的区域，该光源能发射多波段光线，通过预设的自动控制系统根据检测需求调整光源的波段和强度；
4、s2，光学滤波选择：安装带通光学滤波器于光源和预设的成像装置之间；
5、s3，同步调制：采用预定频率的调制信号对可调光源发出的光线进行同步调制，以消除环境光干扰，增强气体分子的特征吸收
6、s4，图形捕捉：使用高分辨率ccd相机或cmos相机作为预设的成像装置，捕捉经过气体泄露区域后的光线图像，确保图像的清晰度和细节完整性；
7、s5，图像预处理：对成像装置获取的原始图像进行预处理，包括去噪、增强对比度和滤波，以提高图像信号的质量，为后续图像分析提供更好的基础；
8、s6，特征提取与分析：对预处理后的图像进行特征提取，识别气体泄露区域的特征吸收峰，通过比对特征吸收谱图，确定是否存在气体泄露，并计算泄露浓度和位置；
9、s7，报警与记录：当检测到气体泄露时，通过预设的报警装置发出声光报警信号，并将泄露的位置信息、时间和泄露浓度记录在预设的数据库中，供后续分析使用。
10、可选的，所述可调光源为多波段激光器，将多波段激光器安装在气体泄露区域的上方或周围，确保光线能够全面覆盖可能发生泄露的区域，多波段激光器发射多波段光线，通过预设的自动控制系统调整每个激光器的发射波段和强度，以适应不同气体分子的特征吸收峰，从而确保检测的灵敏度和准确性。
11、可选的，所述光学滤波选择包括：
12、带通光学滤波器：选择适用于目标气体分子的特征吸收波段的带通光学滤波器，滤波器中心波长与目标气体的特征吸收波长匹配，带宽范围为10-50nm；
13、滤波器安装：将带通光学滤波器安装在光源和成像装置之间，确保滤波器的光轴与光源和成像装置的光轴对准，避免光线偏差。
14、可选的，所述同步调制具体包括：
15、s31，调制信号生成：使用信号发生器生成预定频率的调制信号；
16、s32，光源调制：将调制信号施加到可调光源上，通过预设的调制电路，对可调光源进行同步调制，使光源的光强按预定频率变化，调制电路包括功率放大器，功率放大器用于驱动可调光源；
17、调制信号公式：调制后的光强表示为：
18、；
19、其中，为调制后的光强，为光源的平均光强，为调制深度，为调制频率，为时间；
20、s33，同步检测：使用锁相放大器，对接收到的光信号进行同步检测，将接收到的光信号输入锁相放大器，同时将信号发生器的输出作为参考信号输入锁相放大器，锁相放大器提取与10khz同频率的光信号成分，输出调制后的光信号。
21、可选的，所述图形捕捉具体包括：
22、s41，选择相机：选择ccd相机或cmos相机，分辨率至少500万像素；
23、s42，镜头选择：选择高质量的镜头，确保成像清晰，镜头的焦距和光圈大小应适应检测区域的大小和距离；
24、s43，相机参数设置：根据环境光照条件和光源强度设置合适的曝光时间，避免过度曝光或曝光不足；
25、s44，校准相机：使用校准板进行几何校准，计算相机内参和外参，应用畸变校正算法，校正图像中的畸变，确保空间位置的准确性，使用标准光源进行辐射校准，生成响应曲线，应用校正函数，校正相机响应的非线性，确保光强度测量的准确性。
26、可选的，所述图像预处理具体包括：
27、s51，去噪：采用中值滤波消除图像中的噪声：
28、s52，增强对比度：通过直方图均衡化提高图像中不同灰度级之间的差异，使得图像的细节更加明显；
29、s53，滤波：通过拉普拉斯滤波增强图像中的特征。
30、可选的，所述s6中对预处理后的图像进行特征提取，识别气体泄露区域的特征吸收峰，具体包括：
31、s61，特征提取：通过光谱分析对预处理后的图像进行特征提取；
32、s62，提取特征吸收峰：分析预处理后的图像频谱，提取特征吸收峰。
33、可选的，所述s6中通过比对特征吸收谱图，确定是否存在气体泄露，并计算泄露浓度和位置，具体包括：
34、s63，比对吸收谱图：将提取的特征吸收峰与已知的气体吸收谱图进行比对；
35、s64，确定气体泄露浓度和位置：通过比对吸收谱图确定是否存在气体泄露，并计算泄露浓度和位置。
36、可选的，所述报警与记录具体包括：
37、s71，声光报警装置：预设的声光报警装置包括声音报警器（如蜂鸣器、警报器）和光报警器（如led灯、闪光灯），设定气体浓度阈值，根据光谱分析结果，确定气体泄露浓度，气体泄露浓度超过此阈值时，通过电子控制信号触发声光报警装置；
38、s72，记录信息到数据库：在检测到气体泄露并触发报警后，将泄露信息记录到预设的数据库中，泄露信息包括时间、气体泄漏位置和气体泄漏浓度。
39、可选的，所述s7中报警装置还包括无线通信单元，通过无线通信单元将泄露信息发送至远程监控中心，以便及时采取应急措施。
40、本专利技术的有益效果：
41、本专利技术，采用多波段可调光源，通过自动控制系统根据检测需求调整光源的波段和强度，确保对不同气体分子的特征吸收峰进行有效检测。光学滤波选择步骤进一步增强特定气体泄露的检测灵敏度。同步调制技术利用预定频率的调制信号消除环境光干扰，提高检测信噪比。高分辨率ccd相机或cmos相机捕捉经过气体泄露区域后的光线图像，确保图像的清晰度和细节完整性。通过图像预处理，包括去噪、增强对比度和滤波，进一步提高了图像信号的质量。光谱分析算法识别气体泄露区域的特征吸收峰，并通过比对特征吸收谱图准确确定是否本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述可调光源为多波段激光器，多波段激光器发射多波段光线，通过预设的自动控制系统调整每个激光器的发射波段和强度，以适应不同气体分子的特征吸收峰。
3.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述光学滤波选择包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述图形捕捉具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述图像预处理具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述S6中对预处理后的图像进行特征提取，识别气体泄露区域的特征吸收峰，具体包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述S6中通过比对特征吸收谱图，确定是
8.根据权利要求7所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述报警与记录具体包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述S7中报警装置还包括无线通信单元，通过无线通信单元将泄露信息发送至远程监控中心，以便及时采取应急措施。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述可调光源为多波段激光器，多波段激光器发射多波段光线，通过预设的自动控制系统调整每个激光器的发射波段和强度，以适应不同气体分子的特征吸收峰。
3.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述光学滤波选择包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述图形捕捉具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于光学滤波成像的高灵敏度气体泄露检测方法，其特征在于，所述图像预处理具体包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：邰启亮，金鑫，
申请(专利权)人：辽宁明华网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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