SF₆气体泄漏激光智能检测仪的制作方法

专利名称：SF₆气体泄漏激光智能检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光成像装置，特别是涉及一种检测六氟化硫气体泄漏的激光成像装置。
背景技术：
六氟化硫(分子式为SFs)气体由于具有良好的电绝缘和灭弧性能，被广泛应用于各类电力设备、特别是高压开关设备的绝缘气体。由于电力设备的生产工艺、密封工艺和现场环境等限制，六氟化硫气体可能会出现泄漏。六氟化硫的泄漏会影响电力设备的性能、安全运行乃至工作人员的人
身安全；它也是一种温室气体，从长远看还会造成环境破坏。随着六氟化硫在高压开关设备中的广泛应用，迫切需要有一种先进的检测设备来及时发现六氟化硫气体的泄漏。
传统的六氟化硫检测方法是基于电化学传感器的点式测量法，这种检测手段具有稳定性差，难以避免其他气体干扰，不能带电检漏及不能准确定位等缺点。
当前最先进的检测六氟化硫泄漏的设备是激光成像装置，但也存在体积笨重、移动困难；远距离不能准确定位气体泄漏点；检漏视场角小，容易遗漏"死角"；无法及时发现气体泄漏，检测的实时性不高；抗强磁场干扰能力差；检测结果的无法转移备份等缺点
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种检测六氟化硫气体泄漏的激光成像装置，该装置具有小巧便携、定位准确、检测角度大、检测及时、抗干扰、可靠性好等优点。
为解决上述技术问题，本实用新型SF6气体泄漏激光智能检测仪包括
激光发射器，为二氧化碳激光器，至少包括一激光指示器；
激光探测器，为红外线成像仪；
光学系统，为一组锗晶体透镜，至少包括第一锗晶体透镜和第二锗晶体透镜；所述第一锗晶体透镜在激光发射器和被检测设备之间；所述第二锗晶体透镜在激光探测器和被检测设备之间；
所述激光成像装置还包括与激光发射器相连接的通信单元；存储器；显示器；与激光探测器、通信单元、存储器、显示器相连接的CPU处理器；电源；以及金属外壳。
所述激光发射器为波长为10.6um的二氧化碳激光发射器；所述激光探测器为波长范围为8 12 u m的红外线成像仪。
所述激光指示器的射程大于或等于55米。
本实用新型中各模块均采用可拆卸的模块化设计，使得整机组装后体积小巧便携；其中的激光发射器中包括有激光指示器，使得远距离情况下可以准确定位气体泄漏点；其中的激光发射器、激光探测器、光学系统可以任意转动，特别适合电力设备的"死角"位置或户外检测；其中的CPU处理器可以设置激光发射器定时发射激光，从而可以及时发现六氟化硫气体泄漏；其中的金属外壳可以保护激光成像装置不受外界强电磁信号的干扰；其中的存储器可以存储检测结果，便于转移、备份。

图1是本实用新型SF6气体泄漏激光智能检测仪的结构示意图。
具体实施方式

请参阅图1，本实用新型SFe气体泄漏激光智能检测仪包括
激光发射器，用于发射原始光束。例如可采用输出波长为10.6um的 远红外线的二氧化碳激光器。该激光器还至少包括一激光指示器，所述激 光指示器的射程大于或等于55米。
激光探测器，用于接收原始光束经被检测设备反射、散射后的光束。 激光探测器的检测波长必须与激光发射器的发射波长相匹配，例如可使用 波长范围为8 12为u m的红外线成像仪。
光学系统，为一组锗晶体透镜，至少包括第一锗晶体透镜和第二锗晶 体透镜。所述第一锗晶体透镜在激光发射器和被检测设备之间，允许激光 发射器发射的原始光束通过，并照射到被检测设备上。所述第二锗晶体透 镜在激光探测器和被检测设备之间，允许被检测设备所反射或散射的光束 通过，并照射到激光探测器上。
通信单元，用于与外接设备通讯，例如是USB接口。通信单元在CPU 处理器和激光发射器之间。整套激光成像装置的检测结果可以通过通信单 元转移或备份到外界设备上。
存储器，用于存储检测结果，例如是硬盘。
显示器，用于实时图形化显示检测结果，例如是液晶显示器。CPU处理器，与激光探测器、通信单元、存储器、显示器相连接。CPU
处理器首先必须具备定时器功能，其通过通信单元控制激光发射器定时发
射原始光束，实行定时检测。CPU处理器还必须具备报警功能，当激光探测 器的检测结果显示有六氟化硫气体泄漏时，CPU处理器必须及时发出报警信 号。CPU处理器还要具备数字信号处理功能，从而将检测结果实时、图形化
地反映到显示器上，并将检测结果保存到存储器中。 电源，为上述各个模块供电。
金属外壳，为整套激光成像装置提供抗干扰(针对电磁信号)，例如可 采用不锈钢外壳。
本实用新型采用二氧化碳激光发射器和红外线探测仪对六氟化硫气体 的泄漏进行检测，其原理是这样的。激光发射器发射红外线，该红外线入 射到被检测设备上，经该被检测设备反射或散射的红外线被激光探测器接
收，激光探测器将接收信号传输至CPU处理器，CPU处理器经过数字信号处
理后在显示器成像。当六氟化硫气体没有泄漏时，探测到的红外线能量是 背景反射的能量，等于入射光束的能量，显示器上能看到目标区域的红外 成像。当六氟化硫气体发生泄漏时，由于六氟化硫气体对红外线具有吸收 作用，因此探测到的红外线能量会急剧减弱，即反射或散射回激光探测器 的光子数量减少，显示器上会将存在六氟化硫气体的区域显示为黑烟，且 随着泄漏气体的浓度大小，黑度也呈现深浅。
当一束光强为1。的平行光通过长度为L的吸收介质v后，在接收端测 得的强度为I，根据比耳-朗伯(Beer-Lambert)定律/(V) =/。e—。其中，物质v的吸收系数S (v)可以通过数据库查，发射和反射光束强度I。、 I(v)以及测量光路长度L已知，带入上述公式即可得气体浓度c。分子级别 的激光光谱法非常灵敏，根据上述原理本实用新型可实现低于 0. 001scc/sec六氟化硫气体的微量检测。
波长为10.6pm的远红外线最容易被六氟化硫气体有效吸收，因此本 实用新型的激光发射器优选采用该波长的二氧化碳激光器。
本实用新型的激光发射器带有激光指示器，激光指示器的作用是使得 远距离情况下对六氟化硫气体泄漏点的定位准确。例如当激光指示器的射 程在55米时，可实现55米外2cm的泄漏点定位精度。
本实用新型的CPU处理器可以通过通信模块控制激光发射器间歇性发 射探测激光，发射周期可调。这样便避免了长时间发射激光的设备发热问 题，增加了仪器使用寿命。
本实用新型结构优化，并采用了模块化设计、整机组装的理念，实现 各功能模块的可拆卸操作。整个装置系统置于不锈钢外壳内，屏蔽了高压 设备强电磁长的干扰，在500kv变电站进行长时间的现场测试，仪器图像 清晰，运行正常。
权利要求1.一种SF6气体泄漏激光智能检测仪，其特征是，包括激光发射器，至少包括一激光指示器；激光探测器，为红外线成像仪；光学系统，为一组锗晶体透镜，至少包括第一锗晶体透镜和第二锗晶体透镜；所述第一锗晶体透镜在激光发射器和被检测设备之间；所述第二锗晶体透镜在激光探测器和被检测设备之间；所述激光成像装置还包括与激光发射器相连接的通信单元；存储器；显示器；与激光探测器、通信单元、存储器、显示器相连接的CPU处理器；电源；以及金属外壳。
2. 根据权利要求1所述的SF6气体泄漏激光智能检测仪，其特征是，所 述激光发射器为波长为10.6um的二氧化碳激光发射器；所述激光探测器 为波长范围为8 12 P m的红外线成像仪。
3. 根据权利要求1所述的SF6气体泄漏激光智能检测仪，其特征是，所 述激光指示器的射程大于或等于55米。
专利摘要本实用新型公开了一种SF₆气体泄漏激光智能检测仪，包括激光发射器，至少包括一激光指示器；激光探测器，为红外线成像仪；光学系统，为一组锗晶体透镜，至少包括第一锗晶体透镜和第二锗晶体透镜；所述第一锗晶体透镜在激光发射器和被检测设备之间；所述第二锗晶体透镜在激光探测器和被检测设备之间；所述激光成像装置还包括与激光发射器相连接的通信单元；存储器；显示器；与激光探测器、通信单元、存储器、显示器相连接的CPU处理器；电源；以及金属外壳。本实用新型具有小巧便携、定位准确、检测角度大、检测及时、抗干扰、可靠性好等优点。
文档编号G01N21/35GK201434754SQ20092007416
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者涛 张, 朱学俊, 兵 鲁 申请人:上海科大鲁能集成科技有限公司