способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов
Классы МПК: | G01N21/61 бездисперсные газоанализаторы |
Автор(ы): | Андреева Н.П., Барашков М.С., Демкин В.К., Печерский Е.А., Пшеничников С.М. |
Патентообладатель(и): | Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-03-22 публикация патента:
27.10.2000 |
Изобретение относится к дистанционным методам диагностики (экологическому мониторингу) и может быть использовано для обнаружения и измерения концентрации опасных газов в местах аварийного или несанкционированного их появления. Способ включает последовательное облучение места предполагаемого появления опасных газов лазерным излучением с длиной волны, попадающей в полосу поглощения опасных газов, регистрацию отраженного излучения и формирование видеосигналов. Облучение и регистрацию отраженного излучения производят в мгновенном угловом поле зрения ![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/916.gif)
= d/L, где d - предполагаемый диаметр облака опасных газов, L - расстояние от источника облучения до облака опасных газов, после чего формируют первый видеосигнал, пропорциональный отношению разности интенсивностей отраженного излучения в ( n-1)-м и n-м шагах обзора к их сумме. Затем формируют второй видеосигнал, пропорциональный отношению разности интенсивностей отраженного излучения в (n+1)-м и n-м шагах обзора к их сумме, и при наличии сформированных видеосигналов определяют присутствие или отсутствие опасных газов, а по амплитуде видеосигналов определяют концентрацию опасных газов. Техническим результатом является увеличение вероятности обнаружения опасных газов при одновременном уменьшении вероятности ложных срабатываний (тревог). 1 ил.
Рисунок 1
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/916.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/920.gif)
Формула изобретения
Способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, включающий последовательное облучение места предполагаемого появления опасных газов лазерным излучением с длиной волны, попадающей в полосу поглощения опасных газов, регистрацию отраженного излучения и формирование видеосигналов, отличающийся тем, что облучение и регистрацию отраженного излучения производят в мгновенном угловом поле зрения![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158423/2158423-8t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к лазерным дистанционным методам диагностики, экологическому мониторингу и может быть использовано для обнаружения и измерения концентрации опасных газов в местах аварийного или несанкционированного их появления: при авариях, разгерметизации магистральных газопроводов, технологического оборудования для добычи, хранения и использования природного газа, при возникновении утечки газа в жилых районах, производственных и жилых помещениях, шахтах, карьерах и т.д. Известен способ обнаружения утечек метана [1], заключающийся в подсветке участка трубопровода лазерным излучением на двух длинах волн, одна из которых![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/955.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/955.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158423/2158423-2t.gif)
Зондирующее излучение лазера 7 на длине волны обнаруживаемого опасного газа сканирует предполагаемые места нахождения утечек с шагом, равным углу поля зрения ~d/L, где d - предполагаемый размер облака опасного газа, a L - расстояние от источника зондирующего излучения до облака. Отраженное от подстилающей поверхности излучение регистрируется с помощью приемо-передающего телескопа 8 в том же угле поля зрения фотоприемником 9, при этом интенсивность принимаемого излучения определяется формулами:
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158423/2158423-3t.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158423/2158423-4t.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158423/2158423-5t.gif)
где I - интенсивность принимаемого отраженного излучения;
P - излучаемая мощность;
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158003/964.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158003/964.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158003/964.gif)
Котр - коэффициент отражения от отражающей поверхности;
Sтел - апертура приемного телескопа,
индекс "(n -1)" относится к параметрам на "(n -1)"-м шаге обзора, "n" - на "n"-м шаге обзора;
(n+1)- на (n +1)-м шаге обзора;
L - расстояние до подстилающей поверхности. После этого формируют первый видеосигнал, пропорциональный отношению разности интенсивностей отраженного излучения в (n-1)-м и n-м шагах обзора к их сумме. Величина 1-го видеосигнала равна
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158423/2158423-6t.gif)
После этого формируют второй сигнал, пропорциональный отношению разности интенсивностей отраженного излучения в (n+1)-м и n-м шагах обзора к их сумме. Величина 2-го видеосигнала равна
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158423/2158423-7t.gif)
где
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/948.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/955.gif)
![способ дистанционного обнаружения экологически опасных газов, патент № 2158423](/images/patents/313/2158001/955.gif)
1. В. Е. Косицын и др. Вертолетный лазерный локатор утечек метана "Поиск-2". Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", 1990 г., стр.380. 2. Патент России N 2017138, 30.07.94 г., МПК G 01 N 21/61.
Класс G01N21/61 бездисперсные газоанализаторы