气体检漏仪NECL参数测试系统及方法，涉及红外检测设备，尤其涉及一种气体检漏仪的测试方法。系统由气体检漏仪、气体发生池、面源黑体、抽真空装置、充气体装置、压力检测装置，以及图像采集装置组成；所述的检测系统的测试方法，包括图像采集和预处理、图像分割、图像传递函数计算、图像的噪声计算，以及NECL参数的计算步骤。本发明搭建的测试气体检漏仪性能的检测系统，只需通过上位机的控制、采集及计算功能就能完成NECL参数的检测，无需人工进行前期复杂的操作及后期繁琐的计算，且提高了检测精度，保证了结果的可靠性。
1.气体检漏仪NECL参数测试方法，其特征在于：该方法采用的系统由气体检漏仪、气体发生池、面源黑体、抽真空装置、充气体装置、压力检测装置，以及图像采集装置组成；气体发生池的一端放置待检测的气体检漏仪，另一端放置面源黑体；抽真空装置、充气体装置、压力检测装置与气体发生池连接；
所述图像采集装置带Camerlink接口，设置VCE‑CLEX02型Camerlink采集卡与气体检漏仪图像接口连接；
气体发生池为耐压双波段窗口单气室，气室长1m，容积25升，前后面板处分别嵌入一个直径为18cm的双波段透过锗窗；
气体检漏仪NECL参数测试方法，包括图像采集和预处理、图像分割、图像传递函数计算、图像的噪声计算，以及NECL参数的计算步骤，其中：S1：图像采集和预处理步骤，具体是：
S1‑1：采用抽真空装置将气体发生池内气压抽至1Pa以下；
S1‑2：将面源黑体温差设置为‑1‑3℃任意一个温度，然后由充气体装置第一次向气体发生池中注入500‑2000ml低密度气体，关闭气阀，待1‑3min使气体均匀稳定后，使用图像读取装置采集图像并存储；
S1‑3：将面源黑体温差设置为0℃，使用图像读取设备采集图像并存储；
S1‑4：将气体发生池重新抽真空，再次注入不同于第一次充入体积的气体，再次充入的次数至少为二次，气体体积为500‑2000ml之间任意一个体积；分别采集不同体积下和设置的两个面源黑体温差下的图像并存储；
将图像采集和预处理过程中采集到的所有图像在MATLAB 2015软件中打开，选取并截取以面源黑体为背景的图像和气体发生池腔体范围内的图像；
将截取到的以面源黑体为背景的图像在MATLAB 2015软件中计算出该气体检漏仪的图像传递函数SiTF，SiTF计算公式为：SiTF = （1）；
（1）式中， N为采集点的个数，即采集的面源黑体为背景的图像张数；
红外成像系统接受窗口处的有效温差，对所有d 乘以准直仪光谱加权系数和大气透过率；
将截取到的气体发生池腔体部分范围内的图像在MATLAB 2015软件中计算出图像的均方根噪声Vrms参数，Vrms参数计算公式为：Vrms= （2）；
（2）式中的N为采集点的个数，即发生池腔体范围内的图像张数；
根据SiTF和均方根噪声Vrms计算出对应的NEC参数值，然后再计算出NECL参数值；
2.如权利要求1所述的气体检漏仪NECL参数测试方法，其特征在于所述图像读取装置具有Framelink Express采集软件，Camerlink视频采集卡，以及储存设备。
3.如权利要求1所述的气体检漏仪NECL参数测试方法，其特征在于所述低密度气体为甲烷或乙烯。
4.如权利要求1所述的气体检漏仪NECL参数测试方法，其特征在于抽真空装置由分子泵与机械泵构成，气体发生池通过出气口与分子泵相连，分子泵与机械泵相连。
5.如权利要求1所述的气体检漏仪NECL参数测试方法，其特征在于充气体装置由流量计、气罐和解压阀构成，气体发生池通过进气口和流量计相连，流量计与气罐相连，气罐上设置了解压阀。
6.如权利要求1所述的气体检漏仪NECL参数测试方法，其特征在于压力检测装置由电离规、电阻规和微机型数显复合真空计构成，电离规及电阻规与微机型数显复合真空计相连。
气体检漏仪NECL参数测试系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及红外检测设备，尤其涉及一种气体检漏仪的测试方法。
背景技术
[0002] 近年来，制冷或非制冷红外焦平面气体检漏仪产品逐年增多，但是评价传统热像仪的MRTD、NETD等指标已不能满足气体泄漏检测系统的性能评价。
[0003] 目前，国内检测采用双气室测试方法，这种方法存在的问题是：①双气室测试系统的搭建不仅极为复杂，且成本较高，只能停留于实验室阶段，不适用于工业化生产检测中。②该方法在检测前使用无红外吸收的氮气对气室进行清洗，无法进行一个有效的计量，所以不能完全保证实验结果的准确。③在对NECL进行计算时，过程过于复杂，若实际运用于生产时将会影响生产效率。NECL为气体检漏仪的噪声等效浓度长度参数，是判定该产品探测识别灵敏度的指标。④在对待测气体进行测量时，并未对注入腔体的气体进行一个定量的计量，这也影响了后续的检测结果。
发明内容
[0004] 本发明提出了一种气体检漏仪NECL参数的测试系统及方法，解决了国内针对气体检漏仪性能检测方法不完善、不统一的问题。
[0005] 气体检漏仪NECL参数测试方法，其特征在于：
[0006] 该方法采用的系统由气体检漏仪、气体发生池、面源黑体、抽真空装置、充气体装置、压力检测装置，以及图像采集装置组成；气体发生池的一端放置待检测的气体检漏仪，另一端放置面源黑体；抽真空装置、充气体装置、压力检测装置与气体发生池连接；
[0007] 所述图像采集装置带Camerlink接口，设置VCE‑CLEX02型Camerlink采集卡与气体检漏仪图像接口连接；
[0008] 气体发生池为耐压双波段窗口单气室，气室长1m，容积25升，前后面板处分别嵌入一个直径为18cm的双波段透过锗窗；
[0009] 所述的检测系统的测试方法，包括图像采集和预处理、图像分割、图像传递函数计算、图像的噪声计算，以及NECL参数的计算步骤，其中：
[0010] S1：图像采集和预处理步骤，具体是：
[0011] S1‑1：采用抽真空装置将气体发生池内气压抽至1Pa以下；
[0012] S1‑2：将面源黑体温差设置为‑1‑3℃任意一个温度，然后由充气体装置第一次向气体发生池中注入500‑2000ml低密度气体，关闭气阀，待1‑3min使气体均匀稳定后，使用图像读取装置采集图像并存储；
[0013] S1‑3：将面源黑体温差设置为0℃，使用图像读取设备采集图像并存储；
[0014] S1‑4：将气体发生池重新抽真空，再次注入不同于第一次充入体积的气体，再次充入的次数至少为二次，气体体积为500‑2000ml之间任意一个体积；分别采集不同体积下和设置的两个面源黑体温差下的图像并存储；
[0015] S2：图像分割步骤，具体是：
[0016] 将图像采集和预处理过程中采集到的所有图像在MATLAB 2015软件中打开，选取并截取以面源黑体为背景的图像和气体发生池腔体范围内的图像；
[0017] S3：图像传递函数计算步骤，具体是：
[0018] 将截取到的以面源黑体为背景的图像在MATLAB 2015软件中计算出该气体检漏仪的图像传递函数SiTF，SiTF计算公式为：
[0019] SiTF = （1）；
[0020] （1）式中， N为采集点的个数，即采集的面源黑体为背景的图像张数；
[0021] 为红外系统输出电压值；
[0022] d 为差分黑体输出差分网温度信号；
[0023] 红外成像系统接受窗口处的有效温差，对所有d 乘以准直仪光谱加权系数和大气透过率；
[0024] S4：图像的噪声计算步骤，具体是：
[0025] 将截取到的气体发生池腔体部分范围内的图像在MATLAB 2015软件中计算出图像的均方根噪声Vrms参数，Vrms参数计算公式为：
[0026] Vrms= （2）；
[0027] （2）式中的N为采集点的个数，即发生池腔体范围内的图像张数；
[0028] S5：NECL参数的计算步骤，具体是：
[0029] 根据SiTF和均方根噪声Vrms计算出对应的NEC参数值，然后再计算出NECL参数值；
[0030] NEC参数计算公式为：
[0031] NEC= （3）；
[0032] NECL参数计算公式为：
[0033] NECL= ×xdx (4)。
[0034] 所述图像读取装置具有Framelink Express采集软件，Camerlink视频采集卡，以及储存设备。
[0035] 所述低密度气体为甲烷或乙烯。
[0036] 所述的气体检漏仪NECL参数测试系统，气体检漏仪、抽真空装置、充气体装置、压力检测装置，以及图像读取装置由相应的电缆连接电源，为其使用供电。
[0037] 所述抽真空装置由分子泵与机械泵构成，气体发生池通过出气口与分子泵相连，分子泵与机械泵相连。
[0038] 所述充气体装置由流量计、气罐和解压阀构成，气体发生池通过进气口和流量计相连，流量计与气罐相连，气罐上设置了解压阀。
[0039] 所述压力检测装置由电离规、电阻规和微机型数显复合真空计构成，电离规及电阻规与微机型数显复合真空计相连。
[0040] 本发明搭建的测试气体检漏仪性能的检测系统，只需通过上位机的控制、采集及计算功能就能完成NECL参数的检测，无需人工进行前期复杂的操作及后期繁琐的计算，且提高了检测精度，保证了结果的可靠性。不仅解决了现有技术中成本过高，测量结果精度低，且只停留在试验阶段等问题，更是将该系统投入了实际的生产检测，填补了该领域的空白，推动了相关产业的经济发展。本发明的系统搭建的成本较低，且可以投入实际生产检测。相比国内之前的检测方法，在测量前就采用真空泵将气体发生池抽至真空，保证了后续测量精度。对注入的待测气体有一个定量的计量，提高测试精度，保证了结果的可靠性。人工检测操作简单，只需简单培训后就可以开始生产线的检测。保证了气体检漏仪产品的生产质量及性能。
附图说明
[0041] 图1为本发明测试方法流程图。
[0042] 图2为本发明系统结构示意图。
[0043] 图3为截取以面源黑体为背景的图像。
[0044] 图4为截取气体发生池腔体范围内的图像。
具体实施方式
[0045] 实施例1：对某公司生产的气体检漏仪进行性能NECL参数的检测。
[0046] 采用的检测系统由上位机1、气体检漏仪2、气体发生池3、面源黑体4、机械泵24、分子泵14、出气口22、压力表21、电离规15、电阻规16、微机型数显复合真空计17、气罐18、解压阀19、流量计20、进气口23组成；
[0047] 气体发生池3的一端放置待检测的气体检漏仪2，另一端放置面源黑体4，用以模拟背景温差；气体发生池3上安装有压力表21、电离规15及电阻规16，并设置出气口22与进气口23；
[0048] 出气口22与分子泵14相连，分子泵14与机械泵24相连；
[0049] 进气口23和流量计20相连，流量计20与气罐18相连，气罐18上设置了解压阀19；
[0050] 电离规15及电阻规16与微机型数显复合真空计17相连；电离规15及电阻规16均用以检测气体发生池3内的压力；
[0051] 上位机1带Camerlink接口，设置VCE‑CLEX02型Camerlink采集卡及专用电缆，上位机1的Camerlink接口与气体检漏仪2图像接口连接，电缆连接电源；
[0052] 气体发生池3为耐压双波段窗口单气室，气室长1m，容积25升，前后面板处分别嵌入了一个直径约为18cm的双波段透过锗窗，能透过3 5um的中波普段，也能透过8 12um的长~ ~波普段；
[0053] 分子泵14为FF‑100/150型号分子泵。
[0054] 所述的检测系统的测试方法，包括图像采集和预处理、图像分割、图像传递函数计算、图像的噪声计算，以及NECL参数的计算步骤，具体是：
[0055] 步骤1，打开机械泵24将气体发生池3内气压抽至数显真空计17显示为20Pa后启动分子泵14接着将气体发生池3内气压抽至1Pa以下；所抽的气体从出气口22中出；
[0056] 步骤2，将面源黑体4温差设置为3℃，然后从气罐18通过流量计20和进气口23向气体发生池3中注入600ml气体，关闭气阀，待1‑3min使气体均匀稳定后，使用安装在上位机1上的Framelink Express采集软件，通过Camerlink视频采集卡采集图像，并存储于上位机1内存中；
[0057] 步骤3，将面源黑体4温差设置为0℃，使用安装在上位机1上的Framelink Express采集软件，通过Camerlink视频采集卡采集图像，并存储于上位机1内存中；
[0058] 步骤4，打开机械泵24和分子泵14，将气体发生池3重新抽真空，分次注入体积为700ml、800ml、1200ml、1700ml的气体，重复步骤2、步骤3，分别采集图像并存储于上位机1内存中；
[0059] 步骤5，将采集到的黑体温差为3℃时，不同气体体积下的图像在MATLAB 2015软件中打开，选取并截取以面源黑体为背景的图像，如图3所示；
[0060] 步骤6，将采集到的黑体温差为0℃时，不同气体体积下的图像在MATLAB 2015软件中打开，选取并截取气体发生池腔体范围内的图像，如图4所示；
[0061] 步骤7，将截取到的以面源黑体为背景的图像在MATLAB 2015软件中计算出该气体检漏仪的SiTF，SiTF计算公式为：
[0062] SiTF= （1）；
[0063] （1）式中，N为采集点的个数，即采集的背景图像张数5，根据采集点个数，使用MATLAB2015软件的图像处理功能直接计算出传递函数SiTF值为0.136；
[0064] 步骤8，将截取到的气体发生池腔体部分范围内的图像在MATLAB 2015软件中计算出图像的均方根噪声Vrms参数，Vrms参数计算公式为：
[0065] Vrms= （2）；
[0066] （2）式中的N为采集点的个数，即发生池腔体范围内的图像张数5，根据采集点个数，使用MATLAB2015软件的图像处理功能直接计算出图像的均方根噪声Vrms参数值为48.51；
[0067] 步骤9，根据SiTF和均方根噪声Vrms计算出对应的NEC参数值为356.76ppm；NEC参数计算公式为：
[0068] NEC= （3）；
[0069] 步骤10，根据气体发生池3的气室长度，即腔体长度1m，积分得出该仪器的NECL参数值为178.38ppm/m；NECL参数计算公式为：
[0070] NECL= ×xdx (4)。
[0071] 所述的面源黑体温差指设定的面源黑体与检测环境的温度差。
[0072] 所述的气体发生池3内充入的气体为甲烷、乙烯或低密度气体。
[0073] 对比例1：本实施例改变注入气体的体积分别为500ml、2500ml、5000ml、7500ml、10000ml，其它内容同实施例1，采集图像并计算出同一气体检漏仪的NECL参数。
[0074] 通过浓度的变化计算该气体检漏仪的SiTF为0.059；
[0075] 计算出图像的均方根噪声为75.76；
[0076] 计算出对应的NEC为1284.06ppm；
[0077] 腔体长度不变为1m，积分得出该仪器的NECL参数为642.03ppm/m。
[0078] 对比例2：本实施例中选取并截取以面源黑体为背景的图像时设置的黑体温差定值为5℃，其它内容同实施例1，采集图像并计算出同一气体检漏仪的NECL参数。
[0079] 通过浓度的变化计算该气体检漏仪的SiTF为0.043；
[0080] 计算出图像的均方根噪声为69.89；
[0081] 计算出图像对应的NEC分别为1625.34ppm；
[0082] 腔体长度不变为1m，积分得出该仪器的NECL参数为812.67ppm/m。
[0083] 通过上述实施例和对比例发现，NECL参数值检测准确度与背景面源黑体温差值和气体发生池内注入的气体体积有关系。在注入气体体积变化过大或者背景面源黑体温差过大时，会出现传递函数值太小、图像噪声影响过大的情况，从而影响后续的计算结果，从而导致所测量得到的NECl参数值不具备可靠性，不能用作检测参考。
[0084] 以上结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
