[发明专利]一种气体泄漏红外成像探测极限的计算方法

权利要求书

1.一种气体泄漏红外成像探测极限的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：计算无气体泄漏时的背景辐射出射度，并将之作为成像探测背景辐射出射度E_b；

第二步：由成像探测背景辐射出射度E_b计算成像探测背景等效黑体温度T_bb；

第三步：气体泄漏时，根据成像探测背景辐射出射度中的气体参数计算背景辐射经气体吸收后的辐射出射度，即为成像探测目标辐射出射度E_p；

第四步：由成像探测目标辐射出射度E_p计算成像探测目标等效黑体温度T_t；

第五步：将第二步和第四步计算出的成像探测背景与目标等效黑体温度之差的绝对值定义为气体等效黑体温差GEBTD；

第六步：比较气体等效黑体温差GEBTD与红外探测器和光学系统的综合性能参数-噪声等效温差NETD，确定气体泄漏探测极限值，即泄漏气体的最小流量。

2.如权利要求1所述的一种气体泄漏红外成像探测极限的计算方法，其特征在于，上述第一步所述的的背景辐射出射度通过将背景参数代入普朗克公式计算得出；背景参数为背景发射率和背景表面温度；背景发射率根据背景材料决定；背景表面温度通过测量得到。

3.如权利要求1所述的一种气体泄漏红外成像探测极限的计算方法，其特征在于，上述第二步所述的成像探测背景的等效黑体温度T_bb采用以下方法计算：根据普朗克定律，背景的辐射量E_b用等效黑体温度T_bb表示，将第一步中的背景辐射出射度E_b带入普朗克定律公式，得到背景的等效黑体温度T_bb。

4.如权利要求1或2或3所述的一种气体泄漏红外成像探测极限的计算方法，其特征在于，上述第三步所述的成像探测目标辐射出射度E_p采用以下方法计算：将第一步中的背景辐射出射度E_b及泄漏气体云团参数代入比尔朗伯特定律公式，计算出背景辐射经气体吸收后剩余的辐射出射度，即目标辐射出射度E_p；其中气体云团参数包括：气体浓度、气体温度、气体吸收路径、气体红外吸收系数，气体红外吸收系数从红外吸收光谱库里获取；气体温度根据测量得出；将气体流量设定为某初始值，气体浓度和吸收路径根据估计模型计算得出：设定气体泄漏的流量为某初始值，将泄漏出来的气体的空间分布近似为一个底面半径为0.1m，高为0.3m的圆锥体，则气体吸收路径近似为圆锥体的底面半径；气体浓度为泄漏流量乘以红外成像系统曝光时间再除以圆锥体体积。

5.如权利要求1或2或3所述的一种气体泄漏红外成像探测极限的计算方法，其特征在于，上述第四步的成像探测目标等效黑体温度T_t采用以下方法计算：根据普朗克定律，目标的辐射出射度M_t用等效黑体温度T_t表示，将第三步中的成像探测目标的辐射量E_p带入普朗克定律公式，得到目标的等效黑体温度T_t。

6.如权利要求1或2或3所述的一种气体泄漏红外成像探测极限的计算方法，其特征在于，上述第六步中确定气体泄漏探测极限值采用以下方法：比较GEBTD与NETD，如果二者相等或者近似相等，那么此时的气体流量值即为气体泄漏探测极限值；如果GEBTD小于NETD，表明红外探测器无法成像探测此时的气体流量，则提高气体流量重新计算第三步至第五步，如果GEBTD大于NETD，表明红外探测器可成像探测更小的气体泄漏量，减小气体流量，重新计算第三步至第五步。