与所述待测区域内的待检测气体相互作用后的检测光;接收单元可采用凸透镜、菲涅尔透镜或具有成像功能的透镜组等；
[0043]面阵探测器，与所述待测区域内的待测面上各点对应的检测光经过所述接收单元后成像在所述面阵探测器上，输出的电信号送分析单元;所述面阵探测器可采用面阵电荷耦合探测器、面阵互补金属氧化物半导体探测器、面阵热电堆探测器或面阵热电偶探测器；
[0044]移动单元，所述移动单元用于移动所述面阵探测器，使所述待测区域内的不同待测面上各点对应的检测光成像在所述面阵探测器上；
[0045]分析单元，所述分析单元根据光谱分析技术处理接收到的与所述待测区域内的不同待测面对应的光信号，从而获得与所述待测面上各点对应的待检测气体的柱浓度，也即待测区域内待测气体的浓度分布。
[0046]本发明实施例的气体泄漏的检测方法，也即上述检测装置的工作过程，所述气体泄漏的检测方法包括以下步骤:
[0047](Al)光源发出的测量光射入待测区域内，所述测量光的波长覆盖待检测气体的吸收谱线对应的波长；
[0048](A2)所述测量光与所述待测区域内的待检测气体相互作用，如测量光被所述待检测气体选择性吸收或散射；
[0049](A3)收集所述测量光与所述待测区域内的待检测气体相互作用后的检测光；
[0050](A4)与所述待测区域内的待测面上各点对应的检测光经过收集后成像在面阵探测器上，输出的电信号送分析单元；
[0051](A5)分析单元根据光谱分析技术处理接收到的与所述待测区域内的待测面对应的电信号，获得与所述待测面上各点对应的待检测气体的柱浓度，也即待测区域内待测气体的浓度分布:
[0052]若柱浓度大于零，表明待测区域具有待检测气体，已经发生泄漏；
[0053]若柱浓度等于零，表明没有发生泄漏。
[0054]为了快速、准确地获得所述柱浓度，进一步地，所述柱浓度的获得方式为:
[0055]分析单元通过锁相放大所述电信号而获得偶次谐波和奇次谐波，通过计算偶次谐波和奇次谐波幅值的商而获知待检测气体的柱浓度；
[0056](A6)移动所述面阵探测器，进入步骤(A4);
[0057]通过上述方式获得待测区域内不同待测面上各点对应的待测气体的柱浓度。
[0058]为了获得待测区域内各待测面上各点对应的待检测气体的柱浓度，进一步地地，在步骤(A6)中，在光轴方向上移动所述面阵探测器，使得所述面阵探测器在所述光轴上的投影在所述光轴上移动，且所述投影不为零。所述面阵探测器在所述接收单元的焦点的两侧往返移动。
[0059]实施例2:
[0060]根据本发明实施例1的气体泄漏的检测装置及方法在管道内天然气泄漏检测中的应用例。
[0061]在该应用例中，光源采用半导体激光器，发射出的测量光波长对应于甲烷的吸收谱线；凹透镜作为发射单元，为测量光扩束；凸透镜作为接收单元，使得待测区域内检测面上各点对应的检测光成像在二维面阵探测器上;面阵探测器安装在导轨上，采用步进电机去移动导轨上的面阵探测器，使得面阵探测器在所述凸透镜的焦点两侧的光轴上来回移动，从而使得待测区域内不同待测面上各点对应的探测光成像在面阵探测器上;面阵探测器输出的电信号经过锁相放大后得到二次谐波和一次谐波信号，利用二次谐波与一次谐波信号的商获得所述各点对应的甲烷的柱浓度，也即待测区域内待测气体的浓度分布。
【主权项】
1.一种气体泄漏的检测装置，其特征在于:所述气体泄漏的检测装置包括: 光源，所述光源发出的测量光的波长覆盖待检测气体的吸收谱线对应的波长； 出射单元，所述测量光经过所述出射单元后射入待测区域内； 接收单元，所述接收单元用于收集所述测量光与所述待测区域内的待检测气体相互作用后的检测光； 面阵探测器，与所述待测区域内的待测面上各点对应的检测光经过所述接收单元后成像在所述面阵探测器上，输出的电信号送分析单元； 移动单元，所述移动单元用于移动所述面阵探测器，使所述待测区域内的不同待测面上各点对应的检测光成像在所述面阵探测器上； 分析单元，所述分析单元根据光谱分析技术处理接收到的与所述待测区域内的不同待测面对应的光信号，获得与所述待测面上各点对应的待检测气体的柱浓度。2.根据权利要求1所述的气体泄漏的检测装置，其特征在于:所述光源是激光器。3.根据权利要求1所述的气体泄漏的检测装置，其特征在于:所述出射单元采用光扩束器件或光反射器件，所述接收单元采用光会聚器件。4.气体泄漏的检测方法，所述气体泄漏的检测方法包括以下步骤: (Al)光源发出的测量光射入待测区域内，所述测量光的波长覆盖待检测气体的吸收谱线对应的波长； (A2)所述测量光与所述待测区域内的待检测气体相互作用； (A3)收集所述测量光与所述待测区域内的待检测气体相互作用后的检测光； (A4)与所述待测区域内的待测面上各点对应的检测光经过收集后成像在面阵探测器上，输出的电信号送分析单元； (A5)分析单元根据光谱分析技术处理接收到的与所述待测区域内的待测面对应的电信号，从而获得与所述待测面上各点对应的待检测气体的柱浓度； (A6)移动所述面阵探测器，进入步骤(A4)。5.根据权利要求4所述的气体泄漏的检测方法，其特征在于:所述柱浓度的获得方式为: 分析单元通过锁相放大所述电信号而获得偶次谐波和奇次谐波，通过计算偶次谐波和奇次谐波幅值的商而获知待检测气体的柱浓度。6.根据权利要求4所述的气体泄漏的检测方法，其特征在于:在步骤(A6)中，在光轴方向上移动所述面阵探测器，使得所述面阵探测器在所述光轴上的投影在所述光轴上移动，且所述投影不为零。7.根据权利要求6所述的气体泄漏的检测方法，其特征在于:所述面阵探测器在所述接收单元的焦点的两侧往返移动。8.根据权利要求4所述的气体泄漏的检测方法，其特征在于:所述光源是激光器，调制所述激光器，使所述测量光的波长覆盖所述待检测气体的吸收谱线对应的波长。
【专利摘要】本发明公开了一种气体泄漏的检测装置及方法，所述气体泄漏的检测装置包括：光源发出的测量光的波长覆盖待检测气体的吸收谱线对应的波长；测量光经过所述出射单元后射入待测区域内；接收单元用于收集所述测量光与所述待测区域内的待检测气体相互作用后的检测光；与所述待测区域内的待测面上各点对应的检测光经过所述接收单元后成像在面阵探测器上，输出的电信号送分析单元；移动单元用于移动所述面阵探测器，使所述待测区域内的不同待测面的检测光成像在所述面阵探测器上；分析单元根据光谱分析技术处理接收到的与所述待测区域内的不同待测面对应的光信号，获得与所述待测面上各点对应的待检测气体的柱浓度。本发明具有检测准确、功能强大等优点。
【IPC分类】G01N21/31
【公开号】CN105548042
【申请号】CN201510907725
【发明人】陈莉
【申请人】王仲英
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月9日