基于相关系数的长波红外光谱成像气体探测方法研究

摘要

报道了高光谱红外时间空间混合调制型傅里叶干涉光谱成像方法,可应用于环境气体的二维空间监测,有助于提高化学防护的检测效率,迅速定位化学污染的源头。针对气体云团特征探测的技术要求和高光谱分辨要求,技术采用时空混合调制红外干涉成像被动探测方案,利用超长波红外焦平面器件接收场景的干涉图像,采用高速热成像电路采集干涉图像序列,生成干涉数据立方体,采用了并行高速数据处理服务器进行数据处理,以及智能图像鉴别算法,实现了云团气体种类和分布的快速识别。自研的CHIPED-1长波红外高光谱成像原理实验装置的探测灵敏度指标噪声等效辐射通量密度NESR在单次采样时达到了5.6×10-8 W·(cm-1·sr·cm2)-1,与商品化时间调制干涉高光谱成像仪相当;反映了技术的先进性,并留有较大的改进空间。文章以野外探测实验为例,研究了二维分布化学气体VOC的高光谱成像探测方法。在复杂背景和低试验浓度情况下实现红外光谱信息的光谱特征选择、提取及优化技术,快变背景下的信号预处理和基于辐射的无背景亮温鉴别技术,可以清楚看到氨气蒸气的空间分布。