【公司背景】

深圳市英寶碩科技有限公司成立于2014年,總部位于深圳寶安區(qū),是一家專注于危害氣體檢測(cè)解決方案的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。經(jīng)過十一年發(fā)展,英寶碩在安全生產(chǎn)、公共安全、應(yīng)急救援、檢驗(yàn)檢疫四大領(lǐng)域形成了豐富的技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案,在主動(dòng)測(cè)量(量子級(jí)聯(lián)激光技術(shù))、被動(dòng)成像(傅里葉快速掃描技術(shù)）及快速分離(離子遷移譜技術(shù))三個(gè)cutting-edge technology擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)替代。

《深圳英寶碩ENboso：如何選擇光譜氣體成像儀？》

無論是安全生產(chǎn)，還是應(yīng)急救援，亦或是公共安全，都可能會(huì)用到光譜氣體成像儀，以檢測(cè)和識(shí)別危險(xiǎn)氣體。而選擇一臺(tái)合適的氣體光譜成像儀，并不簡(jiǎn)單，必須確定系統(tǒng)性能和系統(tǒng)將應(yīng)用的特定場(chǎng)景之間能夠有良好的匹配。用于檢測(cè)和報(bào)警，和用于檢測(cè)識(shí)別單一氣體類型或混合氣體中的單一氣體，所需的系統(tǒng)配置和性能都會(huì)有不同。

和應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)的參數(shù)包括所檢測(cè)的氣體或混合物的路徑濃度、被監(jiān)測(cè)空間的大小、氣體泄漏到觀測(cè)位置的距離、泄漏發(fā)展速度及其動(dòng)態(tài)行為、大氣條件等。而和系統(tǒng)性能相關(guān)的參數(shù)包括氣體識(shí)別能力（與光譜分辨率有關(guān)）、對(duì)泄漏出現(xiàn)和氣體量變化的敏感性、測(cè)量時(shí)間、視場(chǎng) (FOV)、空間覆蓋范圍和空間分辨率等。

由此可見，應(yīng)用場(chǎng)景需求和技術(shù)解決方案之間的匹配是一件復(fù)雜的事情，**終還需要權(quán)衡取舍，包括技術(shù)和預(yù)算等問題。本文將對(duì)選擇光譜氣體成像儀時(shí)的注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

01  光譜范圍

遠(yuǎn)距離氣體成像儀需要至少在一個(gè)大氣窗口的光譜范圍內(nèi)反應(yīng)靈敏，散射低，透光率高。系統(tǒng)的光譜范圍必須包括需檢測(cè)的化學(xué)氣體的光譜特征。通用的光譜范圍是8-12微米，因?yàn)樵S多大的氣體分子都有振動(dòng)能態(tài)吸收這些光子能量，另外，被動(dòng)式光譜成像儀必須使用自然發(fā)出的紅外輻射，而8-12微米是在室溫下波長(zhǎng)范圍內(nèi)Strongest。

圖1顯示了波長(zhǎng)與大氣透光率之間的關(guān)系。

通過1公里城市空氣的大氣透光率VS氨氣

02  選擇性——光譜分辨率

氣體光譜特征就像獨(dú)特的簽名。選擇性是指區(qū)分不同氣體的能力，它與光譜分辨率直接相關(guān)。如果兩種氣體的吸收線在波長(zhǎng)尺度上很接近，那么要區(qū)分這些氣體，系統(tǒng)的光譜分辨率必須足夠高，才能識(shí)別特征，并通過這些特征識(shí)別氣體。

光譜分辨率與測(cè)量時(shí)間和價(jià)格相關(guān)。圖2是丙烷和二氧化硫的紅外吸收光譜圖。兩者都在7.2-7.7微米這一區(qū)域，重疊明顯，但形狀不同。在光譜分辨率不夠的情況下，兩種氣體無法相互區(qū)分。

丙烷和二氧化硫的紅外吸收光譜圖

大多數(shù)被動(dòng)氣體成像儀的光譜分辨率在5cm-1到32cm-1之間。粗分辨率通常用于搜索和沒有確定目標(biāo)的識(shí)別檢測(cè)，更精細(xì)的分辨率則用于對(duì)目標(biāo)氣體進(jìn)行更詳細(xì)的分析和識(shí)別。

03  靈敏度

系統(tǒng)靈敏度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，通常用噪聲系數(shù)來表示，如噪聲等效溫度(NET)或噪聲等效光譜輻射亮度(NESR)。NESR是在特定光譜范圍內(nèi)由成像儀檢測(cè)到的minimum輻射亮度變化的量度。由于測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)可以隨時(shí)間平均，高頻噪聲可以被過濾掉，因此靈敏度通常會(huì)隨時(shí)間增加而提高。所以，系統(tǒng)靈敏度這一參數(shù)的選擇主要取決于監(jiān)測(cè)對(duì)象的演變時(shí)間，需在等視場(chǎng)、等光譜分辨率和等測(cè)量時(shí)間下對(duì)不同儀器的靈敏度進(jìn)行比較。在典型的被動(dòng)氣體成像儀中，NESR為10-8W/cm2/sr/cm-1，在7.5-12微米的紅外熱范圍內(nèi)，光譜分辨率為5cm-1。

04  視場(chǎng)(FOV) & 瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV)

視場(chǎng)是從傳感器方向看到的傳感器采集信號(hào)區(qū)域的角度大小，也就是傳感器能夠感光的范圍。瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV) 是角分辨率或單個(gè)像素的范圍。理想情況下，儀器IFOV不應(yīng)大于被探測(cè)物體（如氣體云）尺寸的一半 (GR ≥ 2 * tan(IFOV/2) * H，其中GR為云團(tuán)直徑，H為探測(cè)距離)。如果儀器IFOV大于這個(gè)值，則氣體攜帶的信息信號(hào)減少，靈敏度降低。

05  檢測(cè)性能——校準(zhǔn)

光譜氣體相機(jī)和任何其他測(cè)量系統(tǒng)一樣，需要定期校準(zhǔn)。特別是對(duì)于固定裝置來說，如果系統(tǒng)可以在不需要人工干預(yù)的情況下自動(dòng)校準(zhǔn)，那將非常方便。內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)紅外源用于校正隨時(shí)間影響圖像質(zhì)量的電子漂移，并根據(jù)所關(guān)注的氣體路徑濃度維持系統(tǒng)校正。

綜上所述，在許多情況下，系統(tǒng)參數(shù)的選擇是非常重要的。英寶碩以多年在紅外輻射測(cè)量方面的經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)為危險(xiǎn)氣體檢測(cè)和成像提供高質(zhì)量的解決方案。

【關(guān)于英寶碩】

英寶碩位于中國(guó)科技創(chuàng)新之都——深圳,是具有自主研發(fā)實(shí)力的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)和深圳市專精特新企業(yè)。秉承應(yīng)用驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的經(jīng)營(yíng)理念，公司始終專注于先進(jìn)氣體探測(cè)產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)及推廣,為有安全、應(yīng)急及反恐需求的用戶提供一站式服務(wù)。(了解更多行業(yè)咨詢可搜索英寶碩官方網(wǎng)站或微信公眾號(hào))

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