專(zhuān)利名稱(chēng)：基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泄漏檢測(cè)定位方法及其設(shè)備，尤其是一種以低溫壓力氣體作為檢漏介質(zhì)、利用紅外成像裝置對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行成像的泄漏檢測(cè)定位方法及系統(tǒng)，屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)出多樣性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，競(jìng)爭(zhēng)也愈加激烈。對(duì)具有容器性質(zhì)的對(duì)象來(lái)說(shuō)，其密封性能的好壞直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。如果使用了泄漏量超過(guò)允許范圍的不合格品，不僅其功能會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)還有可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、有害氣體溢出等嚴(yán)重后果。伴隨著泄漏檢測(cè)技術(shù)的日臻完善，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)設(shè)備氣密性的要求也越來(lái)越高，因此，除了設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中應(yīng)采取有效措施消除泄漏隱患外，在設(shè)備的生產(chǎn)、組裝、調(diào)試以及使用過(guò)程中，還需要運(yùn)用有效的檢漏手段，將不允許存在的漏孔找出來(lái)，以便進(jìn)行修補(bǔ)。
目前對(duì)于氣體泄漏點(diǎn)定位的研究多集中在長(zhǎng)距離石油、天然氣輸送管線方面，而對(duì)于非管道類(lèi)對(duì)象的氣密性檢測(cè)定位通常采用以下三種辦法1、在傳統(tǒng)氣泡檢測(cè)法中人工觀測(cè)氣泡位置確定泄漏點(diǎn)；2、利用氦氣或鹵素氣體作為示蹤氣體，根據(jù)氦質(zhì)譜檢測(cè)、鹵素檢測(cè)原理利用手持探頭進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位；3、在超聲波泄漏檢測(cè)中利用超聲波定向探頭檢測(cè)泄漏點(diǎn)位置。其中，方法1、2受檢測(cè)原理所限，存在著效率低下、無(wú)法在線診斷等缺點(diǎn)。而方法3只有在泄漏孔較大并且流過(guò)氣體為湍流時(shí)才可以采用，且容易受到噪聲干擾。眾多的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程迫切需要一種更加高效、可靠的泄漏檢測(cè)定位方案，以解決上述相關(guān)技術(shù)中的問(wèn)題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位方法及系統(tǒng)，可以用于各種具有容器性質(zhì)被測(cè)對(duì)象的泄漏檢測(cè)，能夠自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)泄漏非接觸式測(cè)量以及泄漏點(diǎn)定位，有效提高檢測(cè)效率。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明提供了基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位方法，包括以下步驟步驟一，在預(yù)定位置處采集被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，并將其存儲(chǔ)為預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像；步驟二，對(duì)所述被測(cè)對(duì)象充入冷卻測(cè)試介質(zhì)；步驟三，再次采集所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，并將采集到的紅外圖像與所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像進(jìn)行比較，或者對(duì)連續(xù)采集到的所述被測(cè)對(duì)象不同時(shí)刻的多幀紅外圖像進(jìn)行比較；步驟四，根據(jù)所述比較的結(jié)果確定所述被測(cè)對(duì)象是否泄漏；步驟五，如果檢測(cè)到所述被測(cè)對(duì)象泄漏，則定位泄漏點(diǎn)。
步驟三還包括以下步驟 一、以預(yù)定大小為n1×n2的像素窗口分別對(duì)采集到的所述紅外圖像和所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像進(jìn)行遍歷掃描；或者以預(yù)定大小為n1×n2的像素窗口對(duì)連續(xù)采集到的所述多幀紅外圖像進(jìn)行遍歷掃描； 二、計(jì)算掃描所述紅外圖像得到的基于n1×n2像素窗口局部熵的熵值矩陣Hf(n1，n2)，并計(jì)算掃描所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像得到的基于n1×n2像素窗口局部熵的熵值矩陣Hn(n1，n2)，其中k＝f，n，f(i，j)為圖像中(i，j)像素點(diǎn)的灰度值； 或者計(jì)算掃描所述多幀紅外圖像得到的基于n1×n2像素窗口局部熵的m個(gè)熵值矩陣Hα(n1，n2)，其中α＝1…m，f(i，j)為圖像中(i，j)像素點(diǎn)的灰度值； 三、計(jì)算Hf(n1，n2)與Hn(n1，n2)的熵差矩陣ΔHnf(n1，n2)＝|Hn-Hf|，或者計(jì)算α取不同值時(shí)多個(gè)Hα(n1，n2)的熵差矩陣ΔHα(n1，n2)＝|Hα1-Hα2|，α1＝1…m，α2＝1…m。
本發(fā)明的基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的泄漏檢測(cè)定位方法，包括氣壓源、截止閥、氣動(dòng)三聯(lián)件、精密減壓閥、壓力表、冷卻裝置、電磁閥、流量計(jì)、消音器、調(diào)速閥、壓力傳感器依次由管路串接構(gòu)成，以及絕熱材料、溫度傳感器、紅外成像裝置、控制裝置；其中，冷卻裝置受控制裝置的控制；控制裝置由檢測(cè)輸入電路、控制輸出電路和計(jì)算裝置構(gòu)成，用于控制所述檢測(cè)步驟、冷卻裝置和所述紅外成像裝置的運(yùn)行，并對(duì)采集到的所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像進(jìn)行處理以確定是否泄漏，如發(fā)生泄漏則進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位；流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器與控制裝置的檢測(cè)輸入電路連接，而控制裝置的控制信號(hào)通過(guò)控制輸出電路與電磁閥做電控制連接。
所述基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)，在被測(cè)對(duì)象之前的氣動(dòng)回路中，包含有用于對(duì)氣體介質(zhì)進(jìn)行冷卻的冷卻裝置，該冷卻裝置可以進(jìn)行溫度顯示與控制。
所述基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)，包括紅外成像裝置，用于采集被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，并由控制裝置通過(guò)圖像處理的方式進(jìn)行泄漏判斷、泄漏量計(jì)算以及泄漏點(diǎn)定位。
基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)中的控制裝置，包括 存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)由所述紅外成像裝置采集到的所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，以及預(yù)先存儲(chǔ)未充入所述冷卻測(cè)試介質(zhì)時(shí)的所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像； 掃描模塊，用于以預(yù)定像素窗口分別對(duì)采集到的所述紅外圖像以及所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像或者所述多幀紅外圖像進(jìn)行遍歷掃描； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)權(quán)利要求2所述步驟對(duì)紅外圖像進(jìn)行計(jì)算； 比較模塊，用于根據(jù)權(quán)利要求3所述步驟和權(quán)利要求4所述步驟完成對(duì)紅外圖像的比較。
存儲(chǔ)模塊將所存儲(chǔ)的所述紅外圖像傳送至掃描模塊，掃描模塊根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)紅外圖像進(jìn)行掃描并將掃描結(jié)果傳輸至計(jì)算模塊，計(jì)算模塊依據(jù)權(quán)利要求1所述方法對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理并將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出至比較模塊，比較模塊再根據(jù)預(yù)定閾值對(duì)泄漏情況進(jìn)行判斷，得出檢測(cè)結(jié)論。
本發(fā)明的檢測(cè)方法基本原理如下 (1)氣體動(dòng)力學(xué)分析。根據(jù)焦耳-湯姆遜效應(yīng)可知，壓縮氣體通過(guò)節(jié)流孔的絕熱膨脹過(guò)程會(huì)產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象，利用氣體通過(guò)節(jié)流小孔流動(dòng)模擬密閉容腔內(nèi)的氣體發(fā)生泄漏的情況，類(lèi)比亞聲速流狀態(tài)的收縮噴嘴流速計(jì)算公式進(jìn)行分析，這樣的假設(shè)對(duì)于只作精度不高的定量分析時(shí)是合理的，最終的泄漏點(diǎn)定位，漏孔尺寸辨識(shí)乃至泄漏量判斷主要通過(guò)紅外成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
假定氣體為理想氣體，在收縮噴嘴中氣流的速度遠(yuǎn)大于氣體與外界進(jìn)行熱交換的速度，氣體流過(guò)噴嘴時(shí)的能量損失遠(yuǎn)小于它具有的總能量，可以忽略。因此，噴嘴中的流動(dòng)可視為等熵流動(dòng)。即滿(mǎn)足氣體絕熱可逆過(guò)程。假設(shè)容腔內(nèi)部空氣流動(dòng)速度遠(yuǎn)小于泄漏孔處氣流速度，因此可設(shè)容腔內(nèi)的氣體參數(shù)為滯止參數(shù)ρ0，P0，T0，a0且均保持不變，假定容腔外部空氣中的氣體參數(shù)為ρ，P，T，a，泄漏孔有效截面積為A，出口截面的氣體參數(shù)為ρc，Pc，Tc，ac，其中，ρ為氣體密度，P為氣體壓強(qiáng)，T為氣體溫度，a為聲速。當(dāng)泄漏孔處氣體流動(dòng)狀態(tài)為亞音速流時(shí)，將容腔內(nèi)部空氣的滯止參數(shù)和泄漏孔出口截面的參數(shù)代入等熵流動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程，即可得到出口截面的流速為 其中，絕熱指數(shù)k＝1.4，氣體常數(shù)R＝Cp-Cv＝287.1J/(kg·K)，pe＝p。因?yàn)榈褥剡^(guò)程，所以ρe＝ρ0(Pe/P0)1/k，根據(jù)連續(xù)性方程，體積流量和質(zhì)量流量分別為Qv＝ωA，Qm＝ρωA，A為節(jié)流小孔流通截面積，所以推導(dǎo)由泄漏流動(dòng)產(chǎn)生的溫差如下 氣密性檢測(cè)過(guò)程中，通常情況下通過(guò)泄漏孔的氣體流動(dòng)為亞音速流，因此，可以依據(jù)上式求出泄漏孔處的瞬時(shí)溫度變化與泄漏量之間的關(guān)系，進(jìn)而利用紅外成像裝置進(jìn)行采集。以上分析中，將泄漏孔簡(jiǎn)化為收縮噴嘴，做了較大的近似，實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正。
(2)傳熱學(xué)分析。
由于本發(fā)明采用主動(dòng)冷卻的方式對(duì)氣體測(cè)試介質(zhì)進(jìn)行降溫，因此在從氣體動(dòng)力學(xué)角度分析泄漏流量對(duì)被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)影響的同時(shí)還應(yīng)考慮熱對(duì)流與熱傳導(dǎo)，最終由泄漏導(dǎo)致的充氣前后被測(cè)件漏孔溫度差等效為二者的疊加。本發(fā)明利用有限元方法對(duì)泄漏發(fā)生時(shí)的穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程進(jìn)行分析。
通常情況下，由于被測(cè)對(duì)象周?chē)鷽](méi)有高溫物體，因此忽略輻射換熱作用。取被測(cè)件上包含泄漏點(diǎn)處相鄰的第k和第k+1個(gè)面元，其大小遠(yuǎn)小于漏孔直徑，熱交換示意圖如圖5所示。分別考慮熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)，其中，qK為當(dāng)?shù)趉個(gè)面元與泄漏孔相連時(shí)，泄漏流動(dòng)(屬對(duì)流換熱)從面元k帶走的熱量。設(shè)λ為導(dǎo)熱率，Tk與Tk+1分別為面元k和相鄰面元k+1的溫度，Ak，k+1為傳導(dǎo)截面積，Lk，k+1為有效導(dǎo)熱距離。因此，面元k與相鄰面元k+1之間的熱傳導(dǎo)可以表示為 由于面元k同時(shí)與n個(gè)面元相連，因此，面元k與它們之間熱傳導(dǎo)之和可以表示為 面元的對(duì)流傳熱包含兩部分外表面與外界常溫空氣的對(duì)流換熱以及內(nèi)表面與低溫壓縮空氣的對(duì)流換熱，根據(jù)牛頓定律，令面元k的面積為Ak，溫度為T(mén)k，則對(duì)流換熱可以表示為 內(nèi)表面Convectioninside＝Akαi(Tk-Ti) 外表面Convectionoutside＝Akαo(Tk-To) 其中，Ti為被測(cè)件容腔內(nèi)部低溫壓縮空氣的溫度，To為工件外部空氣溫度，α為對(duì)流換熱系數(shù)。由于被測(cè)件內(nèi)、外表面進(jìn)行的均為自然對(duì)流，因此αi和αo為常數(shù)。綜上所述，可得面元k的熱交換穩(wěn)態(tài)平衡方程 其中，不與泄漏孔相連的面元存在邊界條件qk＝0。聯(lián)立所有面元的熱交換平衡方程，可以得到被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)分布的穩(wěn)態(tài)熱平衡方程組，這就為通過(guò)紅外成像技術(shù)進(jìn)行泄漏檢測(cè)及定位建立了理論依據(jù)。
本發(fā)明的有益效果 ①采用本發(fā)明所提供的方法和系統(tǒng)進(jìn)行泄漏檢測(cè)及定位，有效解決了傳統(tǒng)氣泡檢測(cè)法必須浸水檢驗(yàn)的缺點(diǎn)，同時(shí)克服了人工觀測(cè)泄漏位置帶來(lái)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、誤報(bào)率高等問(wèn)題。
②相對(duì)于質(zhì)譜檢測(cè)，由于本發(fā)明可以通過(guò)圖像處理方式自動(dòng)對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行查找和診斷，并能夠完成泄漏量的實(shí)時(shí)計(jì)算，更加符合工業(yè)領(lǐng)域在線檢測(cè)的需求。
③相對(duì)于超聲波泄漏檢測(cè)定位方法，本發(fā)明可以更加高效、準(zhǔn)確地定位泄漏點(diǎn)而不受泄漏流動(dòng)是否為湍流的制約，同時(shí)抗干擾性能也大大優(yōu)于前者。
本發(fā)明檢測(cè)方法具有高精度、高效率、自動(dòng)分析等優(yōu)點(diǎn)，檢測(cè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、抗干擾能力強(qiáng)，可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中具有容器性質(zhì)被測(cè)對(duì)象的密封性檢測(cè)領(lǐng)域。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。



此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中 圖1為本發(fā)明基于紅外成像技術(shù)泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)的氣動(dòng)回路示意圖； 圖2為本發(fā)明基于紅外成像技術(shù)泄漏檢測(cè)定位方法的主流程圖； 圖3為本發(fā)明基于紅外成像技術(shù)泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)控制裝置中圖像處理軟件的主流程圖； 圖4為本發(fā)明基于紅外成像技術(shù)泄漏檢測(cè)定位方法的傳熱學(xué)分析示意圖； 圖5為本發(fā)明基于紅外成像技術(shù)泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)對(duì)一典型被測(cè)對(duì)象進(jìn)行充氣前，紅外成像裝置采集到的被測(cè)對(duì)象紅外圖像； 圖6為本發(fā)明基于紅外成像技術(shù)泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)對(duì)如圖5所述典型被測(cè)對(duì)象充氣達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，紅外成像裝置采集到的被測(cè)對(duì)象紅外圖像； 圖7為圖5所述紅外圖像的基于5×5像素窗口局部熵的熵值矩陣； 圖8為圖6所述紅外圖像的基于5×5像素窗口局部熵的熵值矩陣； 圖9為圖7與圖8的熵差矩陣； 圖中，1-氣壓源、2-截止閥、3-氣動(dòng)三聯(lián)件、4-精密減壓閥、5-壓力表、6-冷卻裝置、7、8、11-電磁閥、9-流量計(jì)、10-消音器、12-調(diào)速閥、13-壓力傳感器，14-絕熱材料、15-溫度傳感器、16-紅外成像裝置、17-控制裝置。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位方法，首先設(shè)定測(cè)試壓力，并采用冷卻裝置對(duì)一定壓力的氣體進(jìn)行冷卻作為測(cè)試介質(zhì)，目標(biāo)溫度預(yù)先設(shè)定在冷卻裝置中。通過(guò)控制裝置驅(qū)動(dòng)各閥門(mén)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行充氣完成時(shí)序控制，由傳感裝置檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，利用紅外成像裝置對(duì)被測(cè)對(duì)象的紅外圖像進(jìn)行采集，紅外圖像傳輸至控制裝置并經(jīng)過(guò)一系列圖像處理操作用于分析、計(jì)算泄漏量以及進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位，檢測(cè)結(jié)果顯示在顯示裝置上。測(cè)試完畢后控制裝置切換閥門(mén)狀態(tài)，對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行排氣，完成一個(gè)測(cè)試循環(huán)。
利用上述的泄漏檢測(cè)定位方法，本發(fā)明提供了基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)，其氣動(dòng)回路如圖1所示。主要設(shè)備包括氣壓源1、截止閥2、氣動(dòng)三聯(lián)件3、精密減壓閥4、壓力表5、冷卻裝置6、電磁閥7、8、11、流量計(jì)9、消音器10、調(diào)速閥12、壓力傳感器13，它們依次由管路串接構(gòu)成，其中，冷卻裝置6后端至被測(cè)件前端管路由絕熱材料14裹覆。其控制裝置17由檢測(cè)輸入電路、控制輸出電路和計(jì)算裝置構(gòu)成。其紅外成像裝置16由控制裝置17進(jìn)行控制，完成對(duì)被測(cè)對(duì)象A的紅外圖像采集。流量計(jì)9、壓力傳感器13、溫度傳感器15與控制裝置的檢測(cè)輸入電路連接，而控制裝置的控制信號(hào)通過(guò)控制輸出電路與電磁閥7、8、11做電控制連接。此外，控制裝置中裝有能自動(dòng)進(jìn)行泄漏量計(jì)算以及泄漏點(diǎn)定位的軟件。
這里提供一種通過(guò)計(jì)算檢測(cè)過(guò)程中多幀紅外圖像熵差的方法確定泄漏點(diǎn)位置的實(shí)施例，軟件工作流程如圖3所示。首先選取一幅被測(cè)件充氣達(dá)到穩(wěn)定后的紅外圖像F，大小為M×N像素，如圖6所示，其次利用n1×n2像素的窗口A對(duì)F進(jìn)行遍歷掃描，之后計(jì)算出基于窗口A的圖像F熵值矩陣為Hf(n1，n2)如圖8所示。與非充氣狀態(tài)下被測(cè)件紅外圖像(圖5)的熵值矩陣Hn(n1，n2)(圖7)作差，差值矩陣為ΔHnf(n1，n2)＝|Hn-Hf|，最后利用熵差矩陣ΔHnf(n1，n2)來(lái)檢測(cè)泄漏并進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位，如圖9所示。
基于多幀紅外圖像熵差的泄漏檢測(cè)定位策略如下 1、如果兩幅紅外圖像匹配的很好，局部熵差陣ΔH幅值很小且矩陣內(nèi)元素的均方差也很小，則ΔH僅表征了兩幅圖像采集間隔中隨機(jī)噪聲的差異，因此可以推斷被測(cè)對(duì)象沒(méi)有發(fā)生泄漏； 2、如果被測(cè)對(duì)象發(fā)生了泄漏，則在泄漏點(diǎn)附近，局部熵差陣ΔH會(huì)有一個(gè)或多個(gè)奇異區(qū)域，設(shè)定閾值δ，判別當(dāng)ΔHnf(n1，n2)＞δ時(shí)，被測(cè)對(duì)象發(fā)生了泄漏。同時(shí)，熵差陣ΔH幅值的大小還為泄漏量的辨識(shí)提供了一套評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
3、通過(guò)對(duì)局部熵差陣ΔHnf(n1，n2)＞δ區(qū)域?qū)?yīng)的坐標(biāo)值進(jìn)行反向映射，即可得到被測(cè)對(duì)象泄漏點(diǎn)位置。
通過(guò)上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)可以用于各種具有容器性質(zhì)被測(cè)對(duì)象的泄漏檢測(cè)中，能夠自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)泄漏非接觸式測(cè)量以及泄漏點(diǎn)定位，有效提高了檢測(cè)效率。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位方法，其特征在于包括以下步驟
步驟一，在預(yù)定位置處采集被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，并將其存儲(chǔ)為預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像；
步驟二，對(duì)所述被測(cè)對(duì)象充入冷卻測(cè)試介質(zhì)；
步驟三，再次采集所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，并將采集到的紅外圖像與所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像進(jìn)行比較，或者對(duì)連續(xù)采集到的所述被測(cè)對(duì)象不同時(shí)刻的多幀紅外圖像進(jìn)行比較；
步驟四，根據(jù)所述比較的結(jié)果確定所述被測(cè)對(duì)象是否泄漏；
步驟五，如果檢測(cè)到所述被測(cè)對(duì)象泄漏，則定位泄漏點(diǎn)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述步驟三，其特征在于還包括以下步驟
①、以預(yù)定大小為n1×n2的像素窗口分別對(duì)采集到的所述紅外圖像和所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像進(jìn)行遍歷掃描；
或者以預(yù)定大小為n1×n2的像素窗口對(duì)連續(xù)采集到的所述多幀紅外圖像進(jìn)行遍歷掃描；
②、計(jì)算掃描所述紅外圖像得到的基于n1×n2像素窗口局部熵的熵值矩陣Hf(n1，n2)，并計(jì)算掃描所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像得到的基于n1×n2像素窗口局部熵的熵值矩陣Hn(n1，n2)，其中k＝f，n，f(i，j)為圖像中(i，j)像素點(diǎn)的灰度值；
或者計(jì)算掃描所述多幀紅外圖像得到的基于n1×n2像素窗口局部熵的m個(gè)熵值矩陣Hα(n1，n2)，其中α＝1…m，f(i，j)為圖像中(i，j)像素點(diǎn)的灰度值；
③、計(jì)算Hf(n1，n2)與Hn(n1，n2)的熵差矩陣ΔHnf(n1，n2)＝|Hn-Hf|，或者計(jì)算α取不同值時(shí)多個(gè)Hα(n1，n2)的熵差矩陣ΔHα(n1，n2)＝|Hα1-Hα2|，α1＝1…m，α2＝1…m。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述步驟三，其特征在于還包括以下步驟
當(dāng)ΔHnf(n1，n2)＝|Hn-Hf|或ΔHα(n1，n2)＝|Hα1-Hα2|矩陣中某一區(qū)域元素?cái)?shù)值大于預(yù)定閾值時(shí)，判定所述被測(cè)對(duì)象發(fā)生了泄漏，否則就判定所述被測(cè)對(duì)象未發(fā)生泄漏。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述步驟，其特征在于還包括以下步驟
對(duì)ΔHnf(n1，n2)＝|Hn-Hf|或ΔHα(n1，n2)＝|Hα1-Hα2|大于所述預(yù)定閾值的區(qū)域進(jìn)行反向映射計(jì)算，求出其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值以確定所述泄漏點(diǎn)位置。
5、基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的泄漏檢測(cè)定位方法，其特征在于包括氣壓源(1)、截止閥(2)、氣動(dòng)三聯(lián)件(3)、精密減壓閥(4)、壓力表(5)、冷卻裝置(6)、電磁閥(7)、(8)、(11)、流量計(jì)(9)、消音器(10)、調(diào)速閥(12)、壓力傳感器(13)依次由管路串接構(gòu)成，以及絕熱材料(14)、溫度傳感器(15)、紅外成像裝置(16)、控制裝置(17)；其中，冷卻裝置(6)受控制裝置(17)的控制；控制裝置(17)由檢測(cè)輸入電路、控制輸出電路和計(jì)算裝置構(gòu)成，用于控制所述檢測(cè)步驟、冷卻裝置和所述紅外成像裝置的運(yùn)行，并對(duì)采集到的所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像進(jìn)行處理以確定是否泄漏，如發(fā)生泄漏則進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位；流量計(jì)(9)、壓力傳感器(13)、溫度傳感器(15)與控制裝置的檢測(cè)輸入電路連接，而控制裝置的控制信號(hào)通過(guò)控制輸出電路與電磁閥(7)、(8)、(11)做電控制連接。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)，其特征在于在所述被測(cè)對(duì)象之前的氣動(dòng)回路中，包含有用于對(duì)氣體介質(zhì)進(jìn)行冷卻的冷卻裝置，該冷卻裝置可以進(jìn)行溫度顯示與控制。
7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)，其特征在于包括紅外成像裝置，用于采集被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，并由控制裝置通過(guò)圖像處理的方式進(jìn)行泄漏判斷、泄漏量計(jì)算以及泄漏點(diǎn)定位。
8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)中的控制裝置，其特征在于包括
存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)由所述紅外成像裝置采集到的所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像，以及預(yù)先存儲(chǔ)未充入所述冷卻測(cè)試介質(zhì)時(shí)的所述被測(cè)對(duì)象的紅外圖像；
掃描模塊，用于以預(yù)定像素窗口分別對(duì)采集到的所述紅外圖像以及所述預(yù)先存儲(chǔ)的紅外圖像或者所述多幀紅外圖像進(jìn)行遍歷掃描；
計(jì)算模塊，用于根據(jù)權(quán)利要求2所述步驟對(duì)紅外圖像進(jìn)行計(jì)算；
比較模塊，用于根據(jù)權(quán)利要求3所述步驟和權(quán)利要求4所述步驟完成對(duì)紅外圖像的比較，
存儲(chǔ)模塊將所存儲(chǔ)的所述紅外圖像傳送至掃描模塊，掃描模塊根據(jù)預(yù)定規(guī)則對(duì)紅外圖像進(jìn)行掃描并將掃描結(jié)果傳輸至計(jì)算模塊，計(jì)算模塊依據(jù)權(quán)利要求1所述方法對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理并將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出至比較模塊，比較模塊再根據(jù)預(yù)定閾值對(duì)泄漏情況進(jìn)行判斷，得出檢測(cè)結(jié)論。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于紅外成像技術(shù)的泄漏檢測(cè)定位方法及系統(tǒng)，屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的泄漏檢測(cè)定位系統(tǒng)包含控制、紅外成像、冷卻、傳感、充氣和顯示裝置組成。采用冷卻裝置對(duì)一定壓力的氣體進(jìn)行冷卻作為測(cè)試介質(zhì)，通過(guò)控制裝置驅(qū)動(dòng)各閥門(mén)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行充氣完成時(shí)序控制，由傳感裝置檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，利用紅外成像裝置對(duì)被測(cè)對(duì)象的紅外圖像進(jìn)行采集，紅外圖像傳輸至控制裝置并經(jīng)過(guò)一系列圖像處理操作用于分析、計(jì)算泄漏量以及進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位，檢測(cè)結(jié)果顯示在顯示裝置上。本發(fā)明具有檢測(cè)精度高、泄漏點(diǎn)定位效率高、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸式自動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M3/00GK101251430SQ20081010399
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者楠 葛, 彭光正 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)