石化缘推荐：石化企业气体泄漏红外成像检测技术研究进展！
本期内容由PHASE & PHONIXTECH联合代表处冠名
石化企业气体泄漏红外成像检测技术研究进展
迟晓铭 肖安山 朱 亮 贾润中等
(中国石化青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室)
摘要：介绍了光学气体成像仪检测技术的工作原理和分类，综述了国内外相关单位的研究进展，重点分析了国外公司对被动式红外成像检测技术的研究情况，并对技术的发展方向进行了展望。
关键词：石油化工；环保；气体泄漏；泄漏检测；红外成像
石化企业的气体泄漏，不仅影响企业的正常生产，还会污染环境，甚至引发火灾、爆炸等事故，严重威胁社会和人民的生命财产安全。相比于传统的点式检测方式，气体泄漏红外成像检测技术由于其大范围、远距离、快速定位泄漏源、动态直观等优势逐渐成为泄漏检测的有效手段之一。
红外成像检测技术的原理及分类
红外成像检测技术的原理是基于气体的红外吸收。气体分子吸收特定波段的红外辐射而发生能级跃迁，因此气体泄漏前后，环境中的红外辐射能量会产生差异，这一特性被用来检测气体泄漏。常见的气体分子吸收波段主要集中在近红外波段(3～5 mm)和远红外波段(8～12 mm)。
红外成像检测技术分为主动式检测和被动式检测[2]。主动式检测技术以激光作为激励源，信噪比高、灵敏度高，气体与背景之间不需要温度差异，但是系统较为复杂。常见的几种技术有差分吸收激光雷达(DIAL)技术、可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术、傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术、差分吸收光谱(DOAS)技术。
被动式检测技术是基于气体分子对背景的辐射吸收，不需要光源，系统结构相对简单，但是需要气体与背景之间存在温度差异，信噪比低，图像处理过程较为复杂。被动式检测技术分为红外热成像技术和红外光谱成像技术。红外热成像技术关注的重点在于气体泄漏的探测和泄漏源的定位，而红外光谱成像技术能够定量检测气体泄漏的浓度并确定气体种类[3]。
红外成像检测技术根据探测器的种类可以分为制冷型和非制冷型。制冷型探测器为光子型探测器，工作原理是在红外辐射的作用下，材料的载流子浓度发生变化，在内部电场偏压下产生电学信号的输出。该种材料在室温下会增加噪声水平，从而降低器件的信噪比，因此器件需工作在低温环境下。非制冷型探测器是一种光热型红外探测器，工作原理是利用红外辐射特有的热效应，将红外辐射先转换为材料的温度变化，导致材料的结构或者物理量发生变化，通过探测变化的物理量转换成电学信号的输出[4]。两种探测器的特点如表1所示。制冷型红外探测器价格居高不下，且系统的复杂性高，发展受到制约。非制冷型红外探测器由于其显著优势，近年来得到了各行业的关注，发展迅速，成为了红外焦平面探测器在民用领域的主流产品。