专利名称：电力设备发热诊断用广角红外透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外透镜，特别是与红外成像仪配套作用，用于密闭电力设备器发热诊断的广角红外透镜及其单面安装结构。
背景技术：
封闭开关设备的电压等级多为35kV及以下中低电压，因而工作电流大，内部部件如触点和母线排连接处等部位因老化和接触电阻过大而发热，如不及时发现和排除热故障隐患，由此容易导致火灾和大面积、长时间停电事故。红外成像仪等测温仪器在电力设备的发热诊断中已得到了广泛成熟的应用，由于其对故障点的检测是非接触和带电的，对电力设备的热故障隐患的诊断具有效率高、判断准确、图像直观、安全可靠、不受电磁干扰、探测距离远和检测速度快等特点，使电力设备的早期故障诊断和预防性维修变得简单方便。但该应用仅限于敞开的设备，对大量运行的封闭开关设备由于其外壳的阻隔，需要在外壳上安装红外透镜才能使用红外热成像仪等进行发热诊断。通过红外透镜检测和监视全封闭的高压开关设备内部的工作温度，尤其是触点、 母线排连接等处，提前发现和排除热故障隐患，对电力系统的安全可靠运行非常重要和必要。目前，常用于红外透镜的透红外多线材料以单晶硅、单晶锗、硒化锌、硫化锌等无机晶体材料加工而成。这类材料的共同特点是价格贵，尺寸小、机械性能差、理化稳定性差。用无机晶体材料加工而成的红外透镜具有以下性能缺陷1、价格贵，直径为60毫米的圆形镜片单价往往要上千元，尺寸稍有增越大，价格上升极大；2、尺寸小，限制了观测范围，为了使红外观测覆盖整个设备，往往在一台设备上安装多个透镜。如果为扩大观测范围而增大透镜尺寸，但无机晶体材料红外透镜的尺寸一般不超过到直径100毫米，再大，则很难加工成功；3、机械性能差，无机晶体红外材料透镜易碎，不能任何受到挤压、拉伸、弯曲和震动的作用，稍有不注意就破损了，给设备外壳留下空洞，造成安全隐患；4、表面硬度很低，容易磨花。如果透镜表面有污秽或灰尘，只能用软棉布沾无水酒精轻轻檫拭；5、稳定性差，易水解，不耐酸碱的腐蚀，不能在有污染和湿度大的环境下长期工作。这些技术问题严重影响了红外检测技术在封闭开关设备上的推广应用，成为了该类设备发热状态检测和状态检修的障碍。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种理化性能稳定，成像质量高的电力设备器发热诊断用广角红外透镜。本新型的目的是这样实现的一种电力设备发热诊断用广角红外透镜，包括负焦距FRESNEL透镜，材质为LLDPE树脂的所述透镜的一个侧面上沿同心圆设置有若干齿槽，从透镜圆心向圆周的直径方向上，相邻齿槽之间的距离渐次缩小，且所有齿槽的深度相同。上述相邻齿槽之间形成截面为锐角三角形的齿突。上述透镜直径为30mm，厚度为0. 38mm,焦距为_330mm。上述齿槽的深度为50m。本实用新型的另一目的是提供上述透镜的单面安装结构。本新型的另一目的是这样实现的一种广角红外透镜的单面安装结构，透镜经密封胶固定在金属窗框上，金属窗框经抽芯铆钉安装在高压开关设备外壳开设的圆形窗口上，且外盖旋接在金属窗框上。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1、红外光学树脂材料并加工成广角特点结构的红外透镜具有理化性能稳定、价格较低以及成像质量高的优点。红外光学树脂材料物理化学性能稳定，能克服无机晶体材料上述缺陷。在红外光学性能方面，不仅有较高的长波红外线透过率，而且其折射率大约为 1. 5，在没有镀膜的情况下其反射损失为10%，不需要像无机晶体材料如单晶硅材料那样需要在表面镀以昂贵的增透膜来减少反射损失。先将红外光学树脂材料热压成是厚度为0. 38 毫米的薄膜，两面为平面。再采用了准分子激光微加工系统加工成负焦距FRESNEL透镜，准分子激光微加工系统的加工能力可使透镜加工按最优光学方案进行，透镜采用完全非球表面，而没采用圆锥形的齿槽；采用非周期的齿槽结构，即在若干齿槽是同心圆设置相邻齿槽间距增有透镜边缘到中心，齿槽数是减少的，而没采用在径向单位长度内具有固定的齿槽数的结构；同时又保持所有齿槽的深度不变。这些措施减少了不确定的散射和衍射，减少了透镜光学误差，提高了透镜成像质量和对特定波长范围光线的透过率。通过在兼顾成像质量的前提下，根据封闭开关设备的尺寸和检测范围来确定适当透镜的负焦距，扩大了视角。 配合镜框安装于封闭开关设备外壳适当位置，在其狭窄的空间内可使观察范围扩大2至4 倍。LLDPE树脂材料的物理化学参数如表1。
表1 LLDPE树脂材料的物理化学参数
权利要求1.一种电力设备发热诊断用广角红外透镜，包括，负焦距FRESNEL透镜(1)，其特征是 所述材质为LLDPE树脂的所述透镜(1)的一个侧面上沿同心圆设置有若干齿槽，从透镜(1) 圆心向圆周的直径方向上，相邻齿槽之间的距离渐次缩小，且所有齿槽的深度相同。
2.根据权利要求1所述的电力设备发热诊断用广角红外透镜，其特征是所述透镜(1) 直径为30mm，厚度为0. 38mm，焦距为_330mm。
3.根据权利要求1或2所述的电力设备发热诊断用广角红外透镜，其特征是所述齿槽的深度为50m。
4.根据权利要求3所述的电力设备发热诊断用广角红外透镜，其特征是所述相邻齿槽之间形成截面为锐角三角形的齿突。
专利摘要一种电力设备发热诊断用广角红外透镜，属与红外成像仪配套使用，用于密闭电力设备发热诊断的红外透镜，材质为LLDPE树脂的负焦距FRESNEL透镜的一个侧面上沿同心圆设置有若干齿槽，从透镜1圆心向圆周的直径方向上，相邻齿槽之间的距离渐次缩小，且所有齿槽的深度相同。本新型具有理化性能稳定，造价较低且成像质量高的优点。
文档编号G01J5/08GK202188909SQ20112017399
公开日2012年4月11日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者张德威, 范镇南, 陈显坡 申请人:四川电力职业技术学院