Los investigadores han desarrollado un sistema de imágenes infrarrojas que algún día podría ofrecer detección en tiempo real y de bajo costo de fugas de gas metano en tuberías y en instalaciones de petróleo y gas. Las fugas de metano, el componente principal del gas natural, pueden ser costosas ypeligroso a la vez que contribuye al cambio climático como gas de efecto invernadero.
"A pesar de que el gas metano es invisible a la vista, hemos desarrollado un método para codificar por colores esta información de gas y superponerla en una imagen de cámara convencional", dijo el Dr. Graham M. Gibson de la Universidad de Glasgow, Escocia, quiendirigió el trabajo técnico. "Esto permite al usuario que opera la cámara mirar alrededor, identificar cosas y ver una superposición de dónde está presente el gas".
Gibson, junto con el resto del equipo de investigación, trabajó con M Squared para desarrollar el sistema de imágenes infrarrojas en tiempo real. En la revista The Optical Society Óptica Express , los investigadores muestran que el sistema puede adquirir videos de gas metano que se escapa de un tubo a aproximadamente 0.2 litros por minuto. La tecnología también podría ampliarse a otras longitudes de onda o rangos de longitudes de onda, lo que permite la detección de una gran cantidad de gases y productos químicos.
El Dr. Graeme Malcolm OBE, CEO y cofundador de M Squared, dijo: "Uno de los desafíos desde el punto de vista comercial ha sido traducir la tecnología infrarroja a mercados más grandes donde los precios son sensibles. Esta nueva tecnología podría permitir infrarrojosimágenes y sensores para estar más disponibles y ayudar a mejorar el medio ambiente al reducir las pérdidas de gas en la industria del petróleo y el gas ".
Combinando tecnologías
Aunque los sistemas comerciales que utilizan imágenes para detectar gas metano están disponibles, son muy caros y no funcionan bien en todas las condiciones ambientales. El nuevo sistema de imágenes podría ofrecer una forma menos costosa y sensible de detectar gas metano en una variedad decondiciones. Incorpora tecnología de imagen hiperespectral activa desarrollada por M Squared y una cámara de un solo píxel desarrollada por el equipo de investigación de Glasgow.
El sistema realiza imágenes hiperespectrales proyectando una serie de patrones de luz infrarroja en la escena utilizando una longitud de onda láser que es absorbida por el metano. Estos patrones se crean con un láser y un dispositivo pequeño con cientos de miles de espejos móviles, conocidos como digitalesdispositivo de microespejo. Una imagen que muestra dónde el metano ha absorbido la luz se reconstruye detectando la luz que se dispersa de la escena y comparándola computacionalmente con los patrones proyectados originales.
El hecho de que el nuevo sistema de imágenes de gas metano utiliza iluminación activa, lo que significa que proporciona su propia fuente de luz, tiene varias ventajas en comparación con los sistemas de iluminación pasiva utilizados en los detectores de gas disponibles actualmente, incluidos los sistemas que detectan gas utilizando diferencias de temperatura.
El Dr. Nils Hempler, Jefe de Innovación de M Squared, dijo: "Para los sistemas que utilizan iluminación pasiva, la oscuridad o la lluvia harán que la señal que llega al sistema de imágenes varíe o sea inexistente. Una fuente de iluminación activa es independiente del medio ambientecambios, incluidos los cambios de temperatura o luz, y proporciona un contraste mejorado y sensibilidades más altas ".
Los investigadores utilizaron una cámara de un solo píxel para medir la luz dispersa de la escena porque las cámaras tradicionales con millones de píxeles no están disponibles o son prohibitivamente baratas en las longitudes de onda infrarrojas. La cámara de un solo píxel es clave para crear una imagen comercial de gas metanosistema que podría costar solo unos pocos miles de dólares, significativamente menos que las cámaras de imágenes de detección de gas disponibles comercialmente en la actualidad. Dado que el sistema no utiliza escáneres u otras partes móviles, podría convertirse fácilmente en un instrumento portátil.
En el documento, los investigadores mostraron que su sistema podía generar imágenes de gas metano que se escapaba de un tubo a aproximadamente 1 metro de la cámara con una velocidad de imagen de velocidad de video de aproximadamente 25 cuadros por segundo. También demostraron que su método era sensible al metanoincluso cuando otros gases estaban presentes entre la cámara y el metano.
"Una de las cosas que encontramos es que no necesariamente necesitamos imágenes de alta resolución para detectar fugas de gas", dijo Gibson. "Una velocidad de cuadros relativamente rápida en su cámara proporciona más información acerca de dónde se está filtrando el gas"que tener imágenes de muy alta resolución "
Salir del laboratorio
Uno de los próximos pasos para los investigadores es demostrar su configuración de imágenes fuera del entorno de laboratorio controlado para ver cómo funciona en escenarios del mundo real. También quieren probar el enfoque con láseres más potentes, lo que podría permitir obtener imágenes de unmayor distancia y aumentar la sensibilidad de la detección de gas.
"El uso de fuentes láser ampliamente ajustables en lugar de la fuente de longitud de onda fija utilizada en este documento puede extender este método a la detección de otros hidrocarburos, materiales de amenaza como agentes de guerra química y explosivos, y otras sustancias biológicamente importantes utilizadas en el cuidado de la salud y el diagnóstico"dijo Hempler.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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