机载中波红外测图环境监测

居住在工业区附近的人们受到在附近工厂释放的气体羽流的影响。由于气云能够覆盖大面积，因此更好地了解整个情况是一个具有挑战性的过程。由于气体羽流可以由许多不同的气体组成，因此需要多功能的仪器来解决这种情况。

空气传播的红外遥感对于对气体羽流的表征有用，并在感兴趣区域中确定其方向及其扩散模式。红外高光谱成像使用每个目标的特征红外光谱特征提供可靠的结果。本文说明了使用空中中空红外高光谱成像来测量工业设施的气体排放的优点，以及纺织超级凸轮机载平台地图由各种工厂组成的城市地区的能力。

仪表和飞行条件

的纺织超级凸轮是一种使用傅里叶变换红外（FTIR）技术的紧凑型高光谱成像装置。轻质仪器具有谱，空间和时间分辨率的独特组合，提供了综合表征感兴趣的物质。超级凸轮配有焦平面阵列（FPA）检测器，由基本6.4°x5.1°（FOV）的基本6.4°X5.1°组成。频谱分辨率是用户可选择的最高0.25厘米^－1光谱范围为3.0-5.0 μ m。

图1所示。Telops Hyper-Cam机载平台

的纺织超级凸轮机载平台(图1)有助于扩展地面Telops Hyper-Cam用于机载应用的能力。它配备了一个惯性运动单元(IMU)和一个全球定位系统(GPS)，用于跟踪和地理参照飞机在飞行中的行动。它还具有一个图像运动补偿(IMC)镜，在使用GPS/IMU数据采集数据期间，它可以否定飞机的运动。所有数据包括正畸和拼接的相关数据。使用Telops开发的辐射传输模型进行化学成像。

所有航班以110节的速度和3000m的高度进行，使接地像素尺寸为1平方米/像素。使用的光谱分辨率为9厘米^－1，其在FPA检测器覆盖的整个范围内提供110个光谱带。接地水平的相对湿度和外部温度分别为68％和2°C。

实验结果

中波红外光谱范围内的大气透射率

大气由3-5µm光谱范围内的几种红外活性成分组成，包括甲烷(CH₄），氧化二氮（n₂o），CO₂和h.₂O.地表在模型环境中扮演黑体源的角色，它的辐射亮度可以通过普朗克曲线L来估计_bkg在地面温度。这个量与大气透过率(T_{自动取款机})提供未被红外大气成分吸收的那部分能量。与吸收能量有关的自发射用术语L来描述_{自动取款机}(l - T_{自动取款机})式中:

l_合计= L._bkgτ_{自动取款机}+ L_{自动取款机}(1 -τ_{自动取款机})方程(1)

由于地温度远高于大气成分的温度，因此它们的自排放由背景光线的吸收主导。结果，总光谱光散L_合计与Lbkg相比，中波红外机载传感器定量的CH分子吸收/发射波段的波数将更低₄N₂啊,公司₂和h.₂O(图2)。图2描绘了在3000m高度捕获的中波红外高光谱数据集的典型像素及其方程1的非线性回归。模拟的是符合测量和倾角在2300 -2400厘米之间^－1是由一氧化碳引起的辐射校正伪影吗₂也不包括在fit里面。

图2。在3000米高度记录的主要红外大气成分的吸收光谱(上图)和典型的中波红外光谱(黑色曲线)。

铝制冶炼厂的空中测量

通过操作铝冶炼厂释放CO气体进行空中测量。图3中描绘了与空气传感器的气体云观察的现象学。仅由烟囱（τ）的气体羽流经传递（LBKG）的一部分。_羽)，因为在发射气体中存在红外活性成分。这些气体的红外自发射用术语L来定义_羽（1-τ._羽）。

图3。与地面烟囱气体羽流的机载红外高光谱成像相关的现象学。

由于铝冶炼厂排放的气体比周围环境要热得多，因此总光谱辐亮度(L_合计）将大于l_bkg与气体云中红外活性成分的分子吸收/发射带相关的波数。接下来的辐射传递方程为:

l_合计= [L_bkgτ_羽+ L_羽（1-τ._羽）]τ._{自动取款机}+ L_{自动取款机}（1-τ._{自动取款机})方程(2)

图4。与铝冶炼厂气体羽流相对应的机载中波红外光谱像素(黑色曲线)和典型背景区域(绿色曲线)。

图4。说明与靠近烟囱的一个像素有关的特征红外光谱。上图中的红色曲线表示最适合方程2。下面的图片显示了CO和OCS的吸收光谱，以便进行比较。铝电解过程中阳极的消耗可以证明OCS的存在。透过率值τ随浓度(c)、路径长度(l)和红外光谱响应(ε)的变化而变化，如式3所示。

τ= e-^(助教)

图5为CO和OCS的定量气相化学成像结果。

图5。从一个正在运作的铝厂中，对一氧化碳(CO，红色云)和羰基硫化物(OCS，黄色云)进行定量化学成像(左)。铝冶炼厂的主要结构示意图如图所示。

垃圾焚化炉和造纸厂的空气测量

在这里，对一家正在运营的造纸厂和一个垃圾焚烧炉进行了空中测量，在这些地方的气体排放含有大量的水蒸气。图6和图7分别显示了来自垃圾焚化炉和造纸厂的水蒸气和气溶胶羽流的化学成像。与二氧化碳有关的光谱范围内的低大气透过率使得用机载中波红外传感器从遥远的位置测量废物焚化炉的地面二氧化碳源变得困难。

图6。水蒸气的化学成像(H₂O，黄色云)和来自废物焚化炉的水气溶胶云(红色云)(上)。可见图像(底部)是为了比较的目的。

图7。水蒸气的化学成像(H₂O，黄色云)和水气溶胶云(红色云)从造纸厂顶部)。可见图像(底部)是为了比较的目的。

结论

机载红外高光谱数据有助于成功测定不同工业工厂释放的各种化学物质。对其化学成分进行定量成像，具有较好的准确性。结果表明，利用机载中波红外高光谱成像在大面积气体云特征描述方面具有优势。

关于插播

位于魁北克市的Telops Inc.是国防，工业，环境和研究行业的高光谱成像系统和高性能红外摄像机的领先供应商。纺织店还为光学系统技术开发提供研发服务，以应对客户的特定需求。

自2000年成立以来，Telops凭借其技术人员的素质和在光学领域应对许多技术挑战的创新方法而脱颖而出。今天，Telops的科学家、工程师和技术人员在光学技术方面的专业知识，以及其红外相机和高光谱成像仪的性能得到了国际认可。

在总部设在加拿大时，纺织利用有效的分销和代表网络迎合国际市场。

无论您是在为您的光学系统项目寻找设备、专业技术或分包，T2020欧洲杯下注官网elops都将为您带来成功。

这些信息已从Telops提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问插播．