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深圳英寶碩ENboso：如何選擇光譜氣體成像儀？
【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,是一家專注于危害氣體檢測解決方案的國家高新技術企業。經過十一年發展,英寶碩在安全生產、公共安全、應急救援、檢驗檢疫四大領域形成了豐富的技術、產品和解決方案,在主動測量(量子級聯激光技術)、被動成像(傅里葉快速掃描技術）及快速分離(離子遷移譜技術)三個cutting-edge technology擁有完全自主知識產權實現了進口產品的國產替代。
《深圳英寶碩ENboso：如何選擇光譜氣體成像儀？》
無論是安全生產，還是應急救援，亦或是公共安全，都可能會用到光譜氣體成像儀，以檢測和識別危險氣體。而選擇一臺合適的氣體光譜成像儀，并不簡單，必須確定系統性能和系統將應用的特定場景之間能夠有良好的匹配。用于檢測和報警，和用于檢測識別單一氣體類型或混合氣體中的單一氣體，所需的系統配置和性能都會有不同。
和應用場景相關的參數包括所檢測的氣體或混合物的路徑濃度、被監測空間的大小、氣體泄漏到觀測位置的距離、泄漏發展速度及其動態行為、大氣條件等。而和系統性能相關的參數包括氣體識別能力（與光譜分辨率有關）、對泄漏出現和氣體量變化的敏感性、測量時間、視場 (FOV)、空間覆蓋范圍和空間分辨率等。
由此可見，應用場景需求和技術解決方案之間的匹配是一件復雜的事情，**終還需要權衡取舍，包括技術和預算等問題。本文將對選擇光譜氣體成像儀時的注意事項進行簡要的介紹。
01 光譜范圍
遠距離氣體成像儀需要至少在一個大氣窗口的光譜范圍內反應靈敏，散射低，透光率高。系統的光譜范圍必須包括需檢測的化學氣體的光譜特征。通用的光譜范圍是8-12微米，因為許多大的氣體分子都有振動能態吸收這些光子能量，另外，被動式光譜成像儀必須使用自然發出的紅外輻射，而8-12微米是在室溫下波長范圍內Strongest。
圖1顯示了波長與大氣透光率之間的關系。
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特的簽名。選擇性是指區分不同氣體的能力，它與光譜分辨率直接相關。如果兩種氣體的吸收線在波長尺度上很接近，那么要區分這些氣體，系統的光譜分辨率必須足夠高，才能識別特征，并通過這些特征識別氣體。
光譜分辨率與測量時間和價格相關。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分。
丙烷和二氧化硫的紅外吸收光譜圖
大多數被動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的識別檢測，更精細的分辨率則用于對目標氣體進行更詳細的分析和識別。
03 靈敏度
系統靈敏度是一個非常重要的參數，通常用噪聲系數來表示，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由成像儀檢測到的minimum輻射亮度變化的量度。由于測量時間較長，數據可以隨時間平均，高頻噪聲可以被過濾掉，因此靈敏度通常會隨時間增加而提高。所以，系統靈敏度這一參數的選擇主要取決于監測對象的演變時間，需在等視場、等光譜分辨率和等測量時間下對不同儀器的靈敏度進行比較。在典型的被動氣體成像儀中，NESR為10-8W/cm2/sr/cm-1，在7.5-12微米的紅外熱范圍內，光譜分辨率為5cm-1。
04 視場(FOV) & 瞬時視場(IFOV)
視場是從傳感器方向看到的傳感器采集信號區域的角度大小，也就是傳感器能夠感光的范圍。瞬時視場(IFOV) 是角分辨率或單個像素的范圍。理想情況下，儀器IFOV不應大于被探測物體（如氣體云）尺寸的一半 (GR ≥ 2 * tan(IFOV/2) * H，其中GR為云團直徑，H為探測距離)。如果儀器IFOV大于這個值，則氣體攜帶的信息信號減少，靈敏度降低。
05 檢測性能——校準
光譜氣體相機和任何其他測量系統一樣，需要定期校準。特別是對于固定裝置來說，如果系統可以在不需要人工干預的情況下自動校準，那將非常方便。內置的標準紅外源用于校正隨時間影響圖像質量的電子漂移，并根據所關注的氣體路徑濃度維持系統校正。
綜上所述，在許多情況下，系統參數的選擇是非常重要的。英寶碩以多年在紅外輻射測量方面的經驗，持續為危險氣體檢測和成像提供高質量的解決方案。
【關于英寶碩】
英寶碩位于中國科技創新之都——深圳,是具有自主研發實力的國家高新技術企業和深圳市專精特新企業。秉承應用驅動創新的經營理念，公司始終專注于先進氣體探測產品的研制、生產及推廣,為有安全、應急及反恐需求的用戶提供一站式服務。(了解更多行業咨詢可搜索英寶碩官方網站或微信公眾號)
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