研究人员开发了一种红外成像系统，有朝一日可以对管道以及石油和天然气设施中的甲烷气体泄漏进行低成本的实时检测。甲烷(天然气的主要成分)的泄漏可能是昂贵且危险的，同时也会导致气候变化作为温室气体。

　　“尽管眼睛看不到甲烷气体，但我们开发了一种对这种气体信息进行颜色编码并将其叠加到传统相机图像上的方法，”苏格兰格拉斯哥大学的Graham M. Gibson博士说。技术工作。“这允许操作相机的用户环顾四周，识别物体并看到气体存在的重叠点。”

　　Gibson和其他研究团队一起与M Squared合作开发了实时红外成像系统。在光学学会期刊Optics Express中，研究人员表明，该系统可以获得从管中泄漏的甲烷气体的视频，每分钟约0.2升。该技术还可以扩展到其他波长或波长范围，从而可以检测大量气体和化学物质。

　　M Squared首席执行官兼联合创始人Graeme Malcolm OBE博士说：“从商业角度来看，其中一个挑战是将红外技术转化为价格点敏感的大市场。这项新技术可以实现红外成像和感知变得更容易获得，并通过减少石油和天然气行业的气体损失来帮助改善环境。“

　　结合技术

　　尽管可以使用成像来检测甲烷气体的商业系统，但它们非常昂贵并且在所有环境条件下都不能很好地工作。新的成像系统可以提供一种便宜且灵敏的方法来检测各种条件下的甲烷气体。它结合了M Squared开发的主动高光谱成像技术和格拉斯哥研究团队开发的单像素相机。

　　该系统通过使用被甲烷吸收的激光波长将一系列红外光图案投射到场景上来执行高光谱成像。这些图案是通过激光和微型设备创建的，这些设备具有数十万个移动镜，称为数字微镜设备。通过检测从场景散射的光并将其与原始投影图案进行计算比较来重建显示甲烷吸收光的位置的图像。

　　事实上，新的甲烷气体成像系统使用主动照明 - 意味着它提供了自己的光源 - 与目前可用的气体探测器(包括使用温差检测气体的系统)中使用的无源照明系统相比具有几个优点。

　　M Squared创新主管Nils Hempler博士说：“对于使用被动照明的系统，黑暗或下雨会导致信号到达成像系统变化或不存在。主动照明源与环境变化无关，包括温度或光线的变化，并提供增强的对比度和更高的灵敏度。“

　　研究人员使用单像素摄像头来测量从场景散射的光线，因为传统的数百万像素摄像头要么不可用，要么在红外波长下非常便宜。单像素相机是创建商业甲烷气体成像系统的关键，该系统可能仅花费几千美元，远远低于当今市售的气体检测成像仪。由于系统不使用任何扫描仪或其他移动部件，因此可以很容易地将其变成便携式仪器。

　　在该论文中，研究人员表明，他们的系统可以对距离摄像机大约1米的管道泄漏甲烷气体进行成像，视频速率约为每秒25帧。他们还证明，即使相机和甲烷之间存在其他气体，他们的方法对甲烷也很敏感。

　　“我们发现的一件事是，当检测到气体泄漏时，我们不一定需要高分辨率的图像，”吉布森说。“相机上相对较快的帧速率提供了有关气体泄漏位置的更多信息，而不是具有非常高分辨率的图像。”

　　离开实验室

　　研究人员接下来的步骤之一是在受控实验室环境之外展示他们的成像设置，以了解它在真实场景中的表现。他们还希望尝试使用更强大的激光器，这可能允许更远距离的成像并提高气体检测的灵敏度。

　　“使用广泛可调的激光光源而不是本文中使用的固定波长光源，可以将这种方法扩展到检测其他碳氢化合物，威胁材料，如化学战剂和爆炸物，以及医疗保健和诊断中使用的其他生物学重要物质，”Hempler说。 。