직접 흡수 분광법 및 중적외선 이미징을 통한 0.25 mL/min 메탄 누출 시각화에 관한 실험적 연구

적당히 조정 가능한 레이저 분광법(TLS)과 적외선(IR) 이미징은 가스 누출 감지를 위한 강력한 도구입니다. 본 연구는 가스 정보를 추출하기 위해 파장 변조를 활용하는 직접 흡수 분광법(DAS)에 중점을 둡니다. 5 mW의 광출력을 가진 조정 가능한 인터밴드 캐스케이드 레이저(ICL)는 메탄 흡수 대역인 3271 nm에서 10 Hz의 톱니파형 주입 전류에 의해 주기적으로 변조됩니다. 3에서 5.7 µm 사이의 중적외선 범위를 위한 빠르고 민감한 열 이미징 카메라가 470 Hz의 프레임 속도로 운영됩니다. 이미지 스택의 오프라인 처리는 Lambert–Beer 법칙 및 HITRAN 데이터베이스에 기반한 다양한 알고리즘(DAS-F, DAS-f 및 DAS-2f)을 사용하여 수행됩니다. 이러한 알고리즘은 흡광도의 면적(F), 피크(f) 및 2차 미분(2f)과 같은 가스 흡수의 다양한 특징을 분석합니다. ppm*m 단위의 메탄 농도는 보정 없이 픽셀별 분석을 통해 결정됩니다. 0.25 mL/min의 낮은 메탄 누출률의 위치는 실험실 환경에서 약 1 ppm*m의 픽셀 감도와 함께 단일 농도 이미지에 정확하게 표시됩니다. 농도 이미지 시퀀스는 높은 대비로 가스 플룸의 시공간 역학을 나타냅니다. DAS-2f 개념은 정확성, 정밀성, 1/f 잡음 제거, 단순함 및 계산 효율성과 같은 유망한 특성을 보여주어 DAS의 응용을 확장합니다.