TACEF 095-2023 挥发性有机物泄漏检测红外成像仪（OGI）技术要求及监测规范

ICS13.020.40CCSZ10团体标准T/ACEF095—2023挥发性有机物泄漏检测红外成像仪（OGI）技术要求及监测规范TechnicalrequirementsandmonitoringspecificationsofinfraredOpticalGasImager(OGI)forvolatileorganiccompoundleakagedetection2023-11-17发布2023-11-18实施中华环保联合会  发布T/ACEF095—2023Ⅰ目次前言..............................................................................III1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13术语和定义........................................................................14仪器构成..........................................................................25评价要求..........................................................................36检测方法..........................................................................57质控质保..........................................................................7参考文献............................................................................8T/ACEF095—2023Ⅲ前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华环保联合会提出并归口。本文件主编单位：上海大学、上海市环境监测中心、北京市计量检测科学研究院、中国环境科学研究院、中华环保联合会VOCs污染防治专业委员会。本文件副主编单位：昆明物理研究所、江苏天瑞仪器股份有限公司、烟台艾睿光电科技有限公司、浙江焜腾红外科技有限公司、北京国环汇智环境科技有限公司。本文件参编单位：浙江红谱科技股份有限公司、杭州紫来测控技术有限公司、河北优科科技发展有限公司、北京富吉瑞光电科技股份有限公司、北京仕家万联科技有限责任公司、浙江红相科技股份有限公司、青岛明华电子仪器有限公司、江苏复森特种阀门有限公司、南昌航空大学、天津智易时代科技发展有限公司、南京智谱科技有限公司、浙江航天恒嘉数据科技有限公司、杭州海康威视数字技术股份有限公司、中国测试技术研究院、云南省红外探测技术应用重点实验室、沧州慧龙环境科技有限公司。本文件主要起草人：高松、杨雪纯、吴克食、焦正、许夏、程翼源、宁珠凯、蔡云飞、秦承华、杨思远、高健、杨振琪、张国城、贾滨、陈洁、袁名松、栾旭东、陈孙发、何玮、刘宇廷、李鑫、詹建龙、邓丰涛、钟小露、陈星、李毅、常余良、孟凡柔、冯涛、锁言鹏、张仕家、张宁、黄红友、寿春刚、刘文亮、杨崇新、龙海涛、方士豪、代威力、陈涛、蔡宏忱、字崇德、孙瑞莲、张志勇、徐洁倩、苏丹、刘东东、周鑫、赵雪松、罗春辉、沈志成、马嘉羽、李运建、于玉。T/ACEF095—20231挥发性有机物泄漏检测红外成像仪（OGI）技术要求及监测规范1范围本规范规定了便携式挥发性有机物泄漏检测红外成像仪（以下简称“成像仪”）的基本参数、技术要求、试验项目及要求、质控质保规范等。本标准适用于石油炼制、石油化学、精细化工和天然气储运以及其他行业设备、管道组件、储罐等挥发性有机物泄漏检测的、现场应急监测、污染筛查等调查与监测控制和管理。本标准涉及的试验条件及数据处理方法等，可供在线式红外成像仪参考。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T4208外壳防护等级（IP代码）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1光学气体成像仪opticalgasimager（OGI）利用红外探测技术和挥发性有机物气体云团的辐射光谱和吸收光谱特性，能够对挥发性有机物气体云团进行可视化成像，使得微小泄漏的被测气体也可以从复杂背景中清晰识别的仪器。由红外镜头、制冷型红外焦平面探测器组件、可见光组件、红外成像模块、信号处理模块、图像显控组件、人机交互组件、供电组件及接口等组成。3.2热灵敏度noiseequivalenttemperaturedifference（NETD）成像仪观察一个低空间频率的标准靶标时，当其视频信号的信噪比（S/N）为1时，目标与背景之间的温差，也称噪声等效温差（NETD），它是评价红外成像仪探测目标灵敏程度和噪声大小的一个客观参数，单位：mK。[来源：GB/T19870—2018,3.3,有修改]3.3噪声等效浓度路径长度noiseequivalentconcentrationpathlength（NECL）T/ACEF095—20232气体泄漏成像检测系统输出目标图像信噪比为1时，沿检测系统视线方向的气体浓度分布路径积分。单位：ppm.m。3.4最小可探测泄漏速率minimumdetectableleakrate（MDLR）在某种条件下，仪器能够直接观察到的最小泄漏量，单位：mL/min或g/h。3.5视场fieldofview成像仪可观测到的空间范围在水平和垂直方向的最大张角。[来源：GB/T19870—2018,3.4,有修改]3.6空间分辨力spatialresolution成像仪分辨物体空间几何形状细节的能力。它与使用的红外探测器像元素面积大小、光学系统焦距和像质、信号处理电路带宽等有关，一般也可用像元张角(DAS)或瞬时视场来表示。[来源：GB/T19870—2018,3.5,有修改]3.7红外焦平面探测器infraredfocalpaneldetector（InfraredFPAs）指光学气体成像仪中，由在透镜的焦平面上排列的二维红外光谱光电感应点阵构成的探测器，探测器材料包括锑镉汞、二类超晶格、锑化铟等。4仪器构成便携式挥发性有机物泄漏检测红外成像仪由制冷型红外焦平面探测器、红外镜头组成成像部件，实现对场景红外辐射能的两维空间解析，形成规定的视场和分辨力，经成像电路处理后提供数字视频输出；为方便调查取证，增加了可见光摄像头。信号处理模块接收可见光与红外视频图像输入，完成相关图像智能算法分析处理后输出至显控组件显示。便携式挥发性有机物泄漏检测红外成像仪由红外镜头、制冷型红外焦平面探测器组件、可见光组件、红外成像模块、信号处理模块、图像显控组件、人机交互组件、供电组件及接口等组成，如图1所示。T/ACEF095—20233图1OGI系统组成5评价要求5.1一般规定5.1.1采样帧速率不宜低于25Hz。5.1.2便携式红外成像仪应具备可见光摄像头，其探测器像素不宜低于500万，以满足取证需求。5.1.3成像仪宜工作在挥发性有机物的吸收波段内，测量波段在中波至少需包含3.2μm~3.4μm，对于烯烃类的气体可优先选择长波，测量波段至少包含10.3μm~10.7μm。5.1.4便携式红外成像仪制冷单元工作温度宜80k，整机重量不应大于4.0kg，宜小于3.0kg。5.1.5便携式红外成像仪显示屏分辨率不宜低于1024dpi×600dpi。5.1.6环境要求a)一般工作温度为-20℃~50℃；b)在小于95%的相对湿度条件下，成像仪各项功能应正常；c)一般存储温度为-30℃~60℃。5.2功能要求5.2.1基本功能：具备VOCs气体泄漏点定位功能、图像冻结功能、图像存储功能、单点和多点温度显示功能、能够自动跟踪最高/最低温度点。5.2.2显示模式：在红外模式下，具有白热、黑热（多种伪彩色调色板可选）多种显示模式，可以手动/自动调节色标、可切换红外/可见光显示功能。5.2.3具备实时成像对比度、亮度可调功能、气体增强显示功能、地理定位功能、视频实时输出接外接显示器功能、可选配激光测距功能等。5.2.4需要捕获8bit以及14bit原始图、宜记录气云范围、得到有效灰度值和检出值等各项数据T/ACEF095—20234指标。5.3安全要求5.3.1便携式红外成像仪的外壳防护等级不应低于GB/T4208中IP54的要求。5.3.2成像仪应满足ExicⅡCT4Gc防爆标志的防爆要求。5.4性能要求5.4.1视场根据实际应用需求，视场宜在15°×12°~23°×18°范围，成像清晰范围在2m~∞，可手动或自动调焦。5.4.2空间分辨力成像仪分辨物体空间几何形状细节的能力，一般像元张角（DAS）宜在0.9mrad~1.5mrad。5.4.3推荐测温范围：a)在0℃~100℃，测温的最大允许误差应不超过±2℃；b)在＞100℃及＜0℃时，测温的最大允许误差应不超度数的±2%。5.4.4NETD限值室温（23℃±5℃）下，相对孔径为1时，NETD应小于20mK。5.4.5NECL检出限在实验室环境中，将气体发生池腔体抽至真空状态（1.6×10-3以下）或用氮气将气体发生池清洗至一定的洁净度，然后用氮气将气体发生池回填至常压，控制背景黑体及气体发生池腔体温度，保证一定的目标背景温差，将被测气体缓慢匀速充入，待气体平衡后，检测成像系统输出图像的信噪比。NECL≤400ppm.m（甲烷，目标背景温差-5K）。5.4.6MDLR检出限5.4.6.1在实验室环境温度23℃±5℃，湿度40%RH~80%RH，环境和背景黑体温差为+2K，距离为2m的条件下，气体流出和流向均可见的泄漏限值：a)甲烷标准气体，99.99%mol/mol浓度，15mL/min流速以上；b)正丁烷标准气体，2.0%mol/mol浓度，100mL/min流速以上。5.4.6.2在晴天光照充足，环境温度为10℃~25℃，风速≤4m/s，湿度5%RH~80%RH，距离为3m的条件下，气体流出和流向均可见的泄漏限值：a)乙烯标准气体：3.0%mol/mol浓度，2.5L/min流速以上；b)甲烷标准气体：5.0%mol/mol浓度，0.5L/min流速以上；2.5%mol/mol浓度，1.0L/min流速以上。5.4.7连续稳定工作时间：在满足检出限和各项功能正常的前提下，成像仪连续稳定工作时间应满足在常温（23℃±5℃）下，不小于3h。T/ACEF095—202355.4.8调焦方式：便携式红外成像仪应实现手动调焦或自动调焦。6检测方法6.1NETD检测方法和设备6.1.1测试方法6.1.1.1在测试系统靶盘上安装四杆靶和半圆靶；将红外成像仪放置在转台上，关闭滤波器，对经过平行光管产生的目标靶调焦清晰，增益调到最佳，关闭边缘增强，将红外成像仪的视频信号接入性能测试系统。设置适当的温差范围，使红外成像仪在测试过程中始终工作在线性区，调整靶盘到四杆靶位置，切换至窄视场，使其清晰成像于视场中心，运行测试软件，进行等效阵列长度校正。6.1.1.2选用半圆靶，使其清晰成像于视场中心，进行信号传递函数（SITF）测试：设置合适的温差变化范围，运行测试软件执行SITF测试命令，得到SITF曲线图和SITF值，曲线的线性变化区斜率即为系统响应