Aktive optische Bildgebung zum Aufspüren von kleinen Methanlecks

Ein Gaskamerakonzept zum Aufspüren von kleinen Methanlecks mit Leckraten zwischen 0,25 und 5 ml/min mit Hilfe von bildgebender Infrarotspektroskopie wird vorgestellt. Das Konzept basiert auf einer aktiven optischen Bildgebung und wurde mit einem abstimmbaren Interbandkaskadenlaser zur Methandetektion bei 3271 nm sowie einer schnellen und empfindlichen Wärmebildkamera für den mittlere Infrarotbereich (3-5 μm) umgesetzt. Das Leck bzw. die emittierte Gaswolke können mittels direkter Absorptionsspektroskopie in Kombination mit einem Algorithmus zur Bildverarbeitung und der HITRAN-Datenbank in einem einzigen Konzentrationsbild lokalisiert und quantifiziert werden. Die kalibrierungsfreie, pixelweise Bestimmung der Konzentration in ppm*m mit einer pixelweisen Standardabweichung um 1 ppm*m wird demonstriert.

A gas camera concept for detecting small methane leaks with leakage rates between 0.25 and 5 ml/min is realized by infrared spectroscopy. The applied concept is based on an active optical gas imaging concept and was implemented with a tuneable interband cascade laser for methane detection around 3271 nm and a fast and sensitive thermal imaging camera for the mid-infrared range (3-5 μm). The emitted gas cloud and leak can be localized and quantified in a single image using direct absorption spectroscopy and HITRAN database in combination with image processing and an algorithm. A calibration-free, pixel-by-pixel determination of the concentration in ppm*m with a pixelwise standard deviation around 1 ppm*m is demonstrated.