气体泄漏检测装置的制作方法

本实用新型涉及数据识别技术领域，具体涉及一种气体泄漏检测装置。

背景技术：

随着检测技术的发展，依据各种气体的自身特性延伸出了多种泄漏检测方法。然而，现有技术中采用不同工作原理的各种泄漏检测技术都有自身的优势和不足。负电晕检测技术的设备结构简单、成本低，但是测试干扰因素较多，抗干扰能力差且传感器寿命短；电子捕获检测技术对具备电负性的物质分析很有效，但该种技术使用放射源和高压载气瓶，无法满足快速和安全的测试要求；负离子捕获检测技术与电子捕获技术原理类似，但其成本高、反应慢。紫外电离检测技术虽结构简单，相应速度快，但对泄漏部位定位性能差，检测误差随环境变化大，很难做到精确定位和定量检测。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种气体泄漏检测装置，采用红外检测手段提高气体泄漏检测精度，直观显示测量结果。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述气体泄漏检测装置，包括壳体，壳体内设主控芯片，主控芯片连接红外成像模块、显示模块和电源模块，电源模块为其余各模块供电，所述红外成像模块包括顺次排列设置的红外镜头、红外窗口和红外图像传感器。

本实用新型机械结构依照国标GB3836进行生产组装，符合防爆标准。电源模块可采用12V蓄电池，并通过电压转换电路转换成本机各个部件所需要的直流低压电源，电压转换电路采用现有电路即可，对应电源模块设置控制开关，控制电源的开断，红外图像传感器的数字信号处理电路将红外透镜接收的红外图像转换成视频信号传递至主控芯片，主控芯片根据红外图像传感器采集结果判断是否有气体泄漏，并通过显示模块对检测结果进行显示，操作者可直接看到检测结果，检测获得的图像或视频可通过存储模块进行存储，需要时可进行调取查看。

所述显示模块包括普通显示模块和强光显示模块，所述普通显示模块与壳体铰接，普通显示模块背面设置控制按键，强光显示模块包括屏筒和显示屏，显示屏固定于屏筒内，所述普通显示模块、控制按键和显示屏分别与主控芯片相连，在普通光强照射下，可直接采用普通显示模块读取红外成像模块获得的红外图像，在光照较强的环境下，普通显示模块显示效果降低，操作者不能正常读取图像，因此设置强光显示模块，将显示屏置于屏筒内，屏筒可阻挡外部强光直接作用于显示屏，操作者可顺通过屏筒读取显示屏上的红外图像，通过控制按键可对装置进行指令操作，例如装置开关，图像信号的随即实时记录存储，图像信息的定时录制、分时录制及录像品质选择等；所述普通显示模块采用液晶显示屏。

气体泄漏检测装置还包括可见光摄像头，所述可见光摄像头与主控芯片相连，可见光摄像头用于检测现场图片或视频拍摄。

所述壳体上设置视频信号输出接口和USB接口，所述视频信号输出接口和USB接口均与主控芯片相连，通过接口输出视频信号可外接通用的彩色或黑白的电视监视器；USB接口可以使本装置再连接机外的其它电脑设备，存储录像文件或再进一步整理、编辑。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用红外检测手段提高气体泄漏检测精度，直观显示测量结果，并能根据外界环境的光照强度选择合适的显示模块进行显示。电源模块可采用12V蓄电池，并通过电压转换电路转换成本机各个部件所需要的直流低压电源，对应电源模块设置控制开关，控制电源的开断，红外图像传感器的数字信号处理电路将红外透镜接收的红外图像转换成视频信号，视频信号经过显示模块驱动电路在显示模块上进行显示，操作者可直接看到检测结果，检测获得的图像或视频可通过存储模块进行存储，需要时可进行调取查看。

附图说明

图1是实施例1正视图。

图2是实施例1使用状态左视图。

图3是实施例1使用状态俯视图。

图中：1、壳体；2、电源模块；3、红外镜头；4、红外窗口；5、普通显示模块；6、强光显示模块；7、控制按键；8、可见光摄像头；9、USB接口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1-3所示，本实施例所述一种气体泄漏检测装置，包括壳体1，壳体1内设主控芯片，主控芯片连接红外成像模块、显示模块和电源模块2，电源模块2为其余各模块供电，所述红外成像模块包括顺次排列设置的红外镜头3、红外窗口4和红外图像传感器，红外图像传感器设于壳体1内部，图1-3中均未示出。

所述显示模块包括普通显示模块5和强光显示模块6，所述普通显示模块5与壳体1铰接，普通显示模块5背面设置控制按键7，强光显示模块6包括屏筒和显示屏，显示屏固定于屏筒内，所述普通显示模块5、控制按键7和显示屏分别与主控芯片相连，在普通光强照射下，可直接采用普通显示模块5读取红外成像模块获得的红外图像，在光照较强的环境下，普通显示模块5显示效果降低，操作者不能正常读取图像，因此设置强光显示模块6，将显示屏置于屏筒内，屏筒可阻挡外部强光直接作用于显示屏，操作者可顺通过屏筒读取显示屏上的红外图像，通过控制按键7可对装置进行指令操作，例如装置开关，图像信号的随即实时记录存储，图像信息的定时录制、分时录制及录像品质选择等；所述普通显示模块5采用液晶显示屏，液晶显示屏可通过转轴绕外壳实现270度旋转，具体机械结构属于本领域技术人员公知技术，此处不赘述；气体泄漏检测装置还包括可见光摄像头8，所述可见光摄像头8与主控芯片相连，可见光摄像头8用于检测现场图片或视频拍摄；壳体1上设置视频信号输出接口和USB接口9，所述视频信号输出接口和USB接口9均与主控芯片相连，通过接口输出视频信号可外接通用的彩色或黑白的电视监视器；USB接口9可以使本装置再连接机外的其它电脑设备，存储录像文件或再进一步整理、编辑。

本实用新型能够提高气体泄漏检测精度，直观显示测量结果，并能根据外界环境的光照强度选择合适的显示模块进行显示。装置机械结构依照国标GB3836进行生产组装，符合防爆标准。使用时，电源模块2可采用12V蓄电池，并通过电压转换电路转换成本机各个部件所需要的直流低压电源，对应电源模块2设置控制开关，控制电源的开断，红外图像传感器的数字信号处理电路将红外透镜3接收的红外图像转换成视频信号传递至主控芯片，主控芯片根据红外图像传感器采集结果判断是否有气体泄漏，并通过显示模块对检测结果进行显示，操作者可直接看到检测结果，检测获得的图像或视频可通过存储模块进行存储，需要时可进行调取查看。

本实用新型具体检测过程如下：

步骤一，分别采集红外图像传感器在各温度值下的响应数据，采用两点校正法，利用公式(1)和公式(2)分别计算各温度段的增益系数G_ij和偏置系数Q_ij，

$G_{ij}=\frac{V_H-V_L}{X_{ij}\left(H\right)-X_{ij}\left(L\right)}---\left(1\right)$

$Q_{ij}=\frac{V_H{X}_{ij}\left(L\right)-V_L{X}_{ij}\left(H\right)}{X_{ij}\left(L\right)-X_{ij}\left(H\right)}---\left(2\right)$

其中X_ij(H)和X_ij(L)分别为像元(i,j)在高温和低温均匀辐射背景下的响应，V_H和V_L分别为焦平面阵列中所有像元的平均输出；

步骤二，对各温度段的增益系数G_ij和偏置系数Q_ij分别进行存储；

步骤三，主控芯片读取各温度段的增益系数Gij和偏置系数Qij；

步骤四，主控芯片存储采集的红外图像；

步骤五，利用红外图像纹理和边缘特征对红外图像中的气体区域进行识别；

步骤六，利用红外图像温度检测算法对非气体区域的图像各点温度进行检测；

步骤七，根据图像各点温度，将非气体区域的图像进行分区；

步骤八，计算分割后的各分区图像中各点的平均温度，然后根据平均温度值读取相应的增益系数G_ij和偏置系数Q_ij，利用公式(3)完成非均匀校正，并保存校正后的图像数据，

Y_ij＝G_ijX_ij(φ)+Q_ij (3)

其中X_ij(φ)表示均匀辐照度条件下红外图像传感器输出的图像；

步骤九，主控芯片根据红外图像传感器输出的图像判断是否存在气体泄漏。

所述气体泄漏检测装置主控芯片采用FPGA，增益系数G_ij和偏置系数Q_ij读入到FPGA的内部RAM中利用FPGA并行处理的特点，分别对多个区域同时进行分均匀校正，提高数据处理效率。

步骤五中气体区域识别依据的纹理特征分别为气体自身的细腻性、相关性和自相似性，其中，角二阶矩反映气体的细腻性，相关矩反映气体的相关性，分形维数反映气体的自相似性，角二阶矩、相关矩和分形维数的计算公式分别如公式(4)、(5)和(6)所示：

$ASM=\underset{x=0}{\overset{l-1}{\Σ}}{p}^2(x,y)---\left(4\right)$

$CORRLN=\frac{\underset{x=0}{\overset{l-1}{\Σ}}\underset{y=0}{\overset{l-1}{\Σ}}xyp(x,y)-m_1{m}_2}{s_1^2{s}_2^2}---\left(5\right)$

$D=\frac{log\left(N_r\right)}{log(1/r)}---\left(6\right)$

其中p(x,y)为归一化后的灰度共生矩阵值，(x,y)为像素点的坐标值，m₁、m₂、和分别为(x,y)的均值和方差，N_r表示覆盖整个图像所需的盒子数，r为图像划分的尺度。

步骤五利用纹理特征完成气体区域检测后，利用Sobel算子对气体的边缘进行检测。

需要说明的是，本实用新型在上述步骤执行中所依赖的计算机程序属于本领域技术人员公知技术，不属于改进内容，本实用新型创新重点为装置的硬件连接关系和机械结构，上述硬件连接关系和机械结构为气体检测实现的先决条件，没有该硬件连接关系，一切都是空谈。