Vorteile und zugrunde liegende Prinzipien der optischen Gasionisationskamera

2025-02-17 15:02:23

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Industrialisierung sind brennbare, explosive und giftige Gase in allen Aspekten unseres Lebens allgegenwärtig geworden, sei es als Produkte, Rohstoffe oder Nebenprodukte der industriellen Produktion. Sobald diese Gase auslaufen, verschmutzen sie nicht nur die Umwelt, sondern stellen auch eine erhebliche Bedrohung für menschliches Leben und Eigentum dar und können Vergiftungen, Brände und sogar Explosionen verursachen.

Um diese Risiken zu mindern, ist es unbedingt erforderlich, eine schnelle, genaue und sichere Detektionsmethode für die ferngesteuerte Bestimmung des Ortes und des Ausmaßes von Gasleckagen zu entwickeln.

Einschränkungen traditioneller Gasdetektionsmethoden

Traditionelle Methoden zur Detektion von Gasleckagen, wie Blasentests, Trichtertests oder Gassensoren, weisen oft die folgenden Nachteile auf:

• Die invasive Detektion erfordert das Abschalten der Produktionslinien, was zu Ausfallzeiten und potenziellen Schäden an der Ausrüstung führt.

Optische Gasbildgebungskameras ermöglichen berührungslose, ferngesteuerte und großflächige Detektion von Zielgebieten. Infrarot-Gasbildgebungskameras ermöglichen es Inspektoren, Gaslecks genau zu lokalisieren, ohne in gefährliche Zonen zu gelangen, was eine sichere und effiziente Leckdetektion gewährleistet.

• 3. Die kontinuierliche Betriebsweise der Ausrüstung ist möglich

• Im Gegensatz zu traditionellen Methoden, die invasive Inspektionen erfordern und oft einen Ausfall der Ausrüstung verursachen, bieten optische Gasbildgebungskameras eine berührungslose Lösung, die Inspektionen ohne Betriebsunterbrechung ermöglicht. Dies ermöglicht die kontinuierliche Überwachung und Detektion von Gaslecks und verringert die Produktionsverluste.
  

• Wie funktioniert die optische Gasionenbildgebung?
• Die Grundlagen: Gasionen-Infrarot-Absorptionsspektroskopie

• Bevor wir uns damit befassen, wie optische Gasionenbildgebungskameras Gase detektieren, ist es wichtig, zunächst das Konzept der "Gasionen-Infrarot-Absorptionsspektroskopie" zu verstehen.

• Viele Gase können Infrarotenergie absorbieren, aber verschiedene Gase haben unterschiedliche Absorptionseigenschaften, die hauptsächlich in unterschiedlichen Absorptionswellenlängen manifestiert werden. Beispielsweise absorbieren die meisten Kohlenwasserstoffe, wie Benzol und Butan, Strahlung um 3,3 μm, während Verbindungen wie SF6 Strahlung um 10,6 μm absorbieren.

• Das spezifische Prinzip der Absorptionseigenschaften und des Wellenlängenbereichs

• Absorption bei bestimmten Wellenlängen: Verschiedene Gasmoleküle besitzen einzigartige Schwingungs- und Rotationsmoden, die bestimmten Energieniveaus entsprechen. Wenn Infrarotstrahlung mit Gasmolekülen interagiert, tritt Absorption nur auf, wenn die Energie eines Photons genau der Energiedifferenz zwischen zwei Energieniveaus des Moleküls entspricht. Daher ist die Absorption von Infrarotstrahlung durch Gase selektiv und tritt nur innerhalb bestimmter Wellenlängenbereiche auf.

• Quantisierte Energieniveaus: Die Schwingungsenergieniveaus von Molekülen sind quantisiert, was bedeutet, dass sie nur auf diskreten Energieniveaus existieren können. Ein Molekül kann nur ein Infrarotphoton absorbieren und in einen höheren Schwingungszustand übergehen, wenn die Energie des Photons genau der Energiedifferenz zwischen zwei quantisierten Energieniveaus entspricht.

• Voraussetzung für die Absorption von Infrarotstrahlung durch ein Gas

• Energieübereinstimmung: Wie im Text erwähnt, muss die Energie eines Infrarotphotons genau der Energiedifferenz zwischen zwei Energieniveaus eines Moleküls entsprechen, damit die Absorption stattfinden kann. Dies stellt sicher, dass das Molekül nur bestimmte Energien absorbieren kann, was bedeutet, dass das Gas nur Infrarotstrahlung bei bestimmten Wellenlängen absorbieren wird.

• Änderung des Dipolmoments: Der Absorptionsprozess erfordert auch, dass die Schwingungsübergänge eines Moleküls von einer Änderung seines momentanen Dipolmoments begleitet sein müssen. Diese Änderung des Dipolmoments führt zu Absorptionspeaks, was sowohl eine notwendige als auch eine hinreichende Bedingung für die Entstehung von Infrarotabsorptionsspektren ist.

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