專利名稱：SF₆氣體泄漏激光智能檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光成像裝置，特別是涉及一種檢測六氟化硫氣體泄漏的激光成像裝置。
背景技術(shù)：
六氟化硫(分子式為SFs)氣體由于具有良好的電絕緣和滅弧性能，被廣泛應(yīng)用于各類電力設(shè)備、特別是高壓開關(guān)設(shè)備的絕緣氣體。由于電力設(shè)備的生產(chǎn)工藝、密封工藝和現(xiàn)場環(huán)境等限制，六氟化硫氣體可能會(huì)出現(xiàn)泄漏。六氟化硫的泄漏會(huì)影響電力設(shè)備的性能、安全運(yùn)行乃至工作人員的人
身安全；它也是一種溫室氣體，從長遠(yuǎn)看還會(huì)造成環(huán)境破壞。隨著六氟化硫在高壓開關(guān)設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，迫切需要有一種先進(jìn)的檢測設(shè)備來及時(shí)發(fā)現(xiàn)六氟化硫氣體的泄漏。
傳統(tǒng)的六氟化硫檢測方法是基于電化學(xué)傳感器的點(diǎn)式測量法，這種檢測手段具有穩(wěn)定性差，難以避免其他氣體干擾，不能帶電檢漏及不能準(zhǔn)確定位等缺點(diǎn)。
當(dāng)前最先進(jìn)的檢測六氟化硫泄漏的設(shè)備是激光成像裝置，但也存在體積笨重、移動(dòng)困難；遠(yuǎn)距離不能準(zhǔn)確定位氣體泄漏點(diǎn)；檢漏視場角小，容易遺漏"死角"；無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣體泄漏，檢測的實(shí)時(shí)性不高；抗強(qiáng)磁場干擾能力差；檢測結(jié)果的無法轉(zhuǎn)移備份等缺點(diǎn)
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種檢測六氟化硫氣體泄漏的激光成像裝置，該裝置具有小巧便攜、定位準(zhǔn)確、檢測角度大、檢測及時(shí)、抗干擾、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型SF6氣體泄漏激光智能檢測儀包括
激光發(fā)射器，為二氧化碳激光器，至少包括一激光指示器；
激光探測器，為紅外線成像儀；
光學(xué)系統(tǒng)，為一組鍺晶體透鏡，至少包括第一鍺晶體透鏡和第二鍺晶體透鏡；所述第一鍺晶體透鏡在激光發(fā)射器和被檢測設(shè)備之間；所述第二鍺晶體透鏡在激光探測器和被檢測設(shè)備之間；
所述激光成像裝置還包括與激光發(fā)射器相連接的通信單元；存儲(chǔ)器；顯示器；與激光探測器、通信單元、存儲(chǔ)器、顯示器相連接的CPU處理器；電源；以及金屬外殼。
所述激光發(fā)射器為波長為10.6um的二氧化碳激光發(fā)射器；所述激光探測器為波長范圍為8 12 u m的紅外線成像儀。
所述激光指示器的射程大于或等于55米。
本實(shí)用新型中各模塊均采用可拆卸的模塊化設(shè)計(jì)，使得整機(jī)組裝后體積小巧便攜；其中的激光發(fā)射器中包括有激光指示器，使得遠(yuǎn)距離情況下可以準(zhǔn)確定位氣體泄漏點(diǎn)；其中的激光發(fā)射器、激光探測器、光學(xué)系統(tǒng)可以任意轉(zhuǎn)動(dòng)，特別適合電力設(shè)備的"死角"位置或戶外檢測；其中的CPU處理器可以設(shè)置激光發(fā)射器定時(shí)發(fā)射激光，從而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)六氟化硫氣體泄漏；其中的金屬外殼可以保護(hù)激光成像裝置不受外界強(qiáng)電磁信號(hào)的干擾；其中的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)檢測結(jié)果，便于轉(zhuǎn)移、備份。

圖1是本實(shí)用新型SF6氣體泄漏激光智能檢測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

請參閱圖1，本實(shí)用新型SFe氣體泄漏激光智能檢測儀包括
激光發(fā)射器，用于發(fā)射原始光束。例如可采用輸出波長為10.6um的 遠(yuǎn)紅外線的二氧化碳激光器。該激光器還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。
激光探測器，用于接收原始光束經(jīng)被檢測設(shè)備反射、散射后的光束。 激光探測器的檢測波長必須與激光發(fā)射器的發(fā)射波長相匹配，例如可使用 波長范圍為8 12為u m的紅外線成像儀。
光學(xué)系統(tǒng)，為一組鍺晶體透鏡，至少包括第一鍺晶體透鏡和第二鍺晶 體透鏡。所述第一鍺晶體透鏡在激光發(fā)射器和被檢測設(shè)備之間，允許激光 發(fā)射器發(fā)射的原始光束通過，并照射到被檢測設(shè)備上。所述第二鍺晶體透 鏡在激光探測器和被檢測設(shè)備之間，允許被檢測設(shè)備所反射或散射的光束 通過，并照射到激光探測器上。
通信單元，用于與外接設(shè)備通訊，例如是USB接口。通信單元在CPU 處理器和激光發(fā)射器之間。整套激光成像裝置的檢測結(jié)果可以通過通信單 元轉(zhuǎn)移或備份到外界設(shè)備上。
存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)檢測結(jié)果，例如是硬盤。
顯示器，用于實(shí)時(shí)圖形化顯示檢測結(jié)果，例如是液晶顯示器。CPU處理器，與激光探測器、通信單元、存儲(chǔ)器、顯示器相連接。CPU
處理器首先必須具備定時(shí)器功能，其通過通信單元控制激光發(fā)射器定時(shí)發(fā)
射原始光束，實(shí)行定時(shí)檢測。CPU處理器還必須具備報(bào)警功能，當(dāng)激光探測 器的檢測結(jié)果顯示有六氟化硫氣體泄漏時(shí)，CPU處理器必須及時(shí)發(fā)出報(bào)警信 號(hào)。CPU處理器還要具備數(shù)字信號(hào)處理功能，從而將檢測結(jié)果實(shí)時(shí)、圖形化
地反映到顯示器上，并將檢測結(jié)果保存到存儲(chǔ)器中。 電源，為上述各個(gè)模塊供電。
金屬外殼，為整套激光成像裝置提供抗干擾(針對電磁信號(hào))，例如可 采用不銹鋼外殼。
本實(shí)用新型采用二氧化碳激光發(fā)射器和紅外線探測儀對六氟化硫氣體 的泄漏進(jìn)行檢測，其原理是這樣的。激光發(fā)射器發(fā)射紅外線，該紅外線入 射到被檢測設(shè)備上，經(jīng)該被檢測設(shè)備反射或散射的紅外線被激光探測器接
收，激光探測器將接收信號(hào)傳輸至CPU處理器，CPU處理器經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處
理后在顯示器成像。當(dāng)六氟化硫氣體沒有泄漏時(shí)，探測到的紅外線能量是 背景反射的能量，等于入射光束的能量，顯示器上能看到目標(biāo)區(qū)域的紅外 成像。當(dāng)六氟化硫氣體發(fā)生泄漏時(shí)，由于六氟化硫氣體對紅外線具有吸收 作用，因此探測到的紅外線能量會(huì)急劇減弱，即反射或散射回激光探測器 的光子數(shù)量減少，顯示器上會(huì)將存在六氟化硫氣體的區(qū)域顯示為黑煙，且 隨著泄漏氣體的濃度大小，黑度也呈現(xiàn)深淺。
當(dāng)一束光強(qiáng)為1。的平行光通過長度為L的吸收介質(zhì)v后，在接收端測 得的強(qiáng)度為I，根據(jù)比耳-朗伯(Beer-Lambert)定律/(V) =/。e—。其中，物質(zhì)v的吸收系數(shù)S (v)可以通過數(shù)據(jù)庫查，發(fā)射和反射光束強(qiáng)度I。、 I(v)以及測量光路長度L已知，帶入上述公式即可得氣體濃度c。分子級別 的激光光譜法非常靈敏，根據(jù)上述原理本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)低于 0. 001scc/sec六氟化硫氣體的微量檢測。
波長為10.6pm的遠(yuǎn)紅外線最容易被六氟化硫氣體有效吸收，因此本 實(shí)用新型的激光發(fā)射器優(yōu)選采用該波長的二氧化碳激光器。
本實(shí)用新型的激光發(fā)射器帶有激光指示器，激光指示器的作用是使得 遠(yuǎn)距離情況下對六氟化硫氣體泄漏點(diǎn)的定位準(zhǔn)確。例如當(dāng)激光指示器的射 程在55米時(shí)，可實(shí)現(xiàn)55米外2cm的泄漏點(diǎn)定位精度。
本實(shí)用新型的CPU處理器可以通過通信模塊控制激光發(fā)射器間歇性發(fā) 射探測激光，發(fā)射周期可調(diào)。這樣便避免了長時(shí)間發(fā)射激光的設(shè)備發(fā)熱問 題，增加了儀器使用壽命。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并采用了模塊化設(shè)計(jì)、整機(jī)組裝的理念，實(shí)現(xiàn) 各功能模塊的可拆卸操作。整個(gè)裝置系統(tǒng)置于不銹鋼外殼內(nèi)，屏蔽了高壓 設(shè)備強(qiáng)電磁長的干擾，在500kv變電站進(jìn)行長時(shí)間的現(xiàn)場測試，儀器圖像 清晰，運(yùn)行正常。
權(quán)利要求1.一種SF6氣體泄漏激光智能檢測儀，其特征是，包括激光發(fā)射器，至少包括一激光指示器；激光探測器，為紅外線成像儀；光學(xué)系統(tǒng)，為一組鍺晶體透鏡，至少包括第一鍺晶體透鏡和第二鍺晶體透鏡；所述第一鍺晶體透鏡在激光發(fā)射器和被檢測設(shè)備之間；所述第二鍺晶體透鏡在激光探測器和被檢測設(shè)備之間；所述激光成像裝置還包括與激光發(fā)射器相連接的通信單元；存儲(chǔ)器；顯示器；與激光探測器、通信單元、存儲(chǔ)器、顯示器相連接的CPU處理器；電源；以及金屬外殼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SF6氣體泄漏激光智能檢測儀，其特征是，所 述激光發(fā)射器為波長為10.6um的二氧化碳激光發(fā)射器；所述激光探測器 為波長范圍為8 12 P m的紅外線成像儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SF6氣體泄漏激光智能檢測儀，其特征是，所 述激光指示器的射程大于或等于55米。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種SF₆氣體泄漏激光智能檢測儀，包括激光發(fā)射器，至少包括一激光指示器；激光探測器，為紅外線成像儀；光學(xué)系統(tǒng)，為一組鍺晶體透鏡，至少包括第一鍺晶體透鏡和第二鍺晶體透鏡；所述第一鍺晶體透鏡在激光發(fā)射器和被檢測設(shè)備之間；所述第二鍺晶體透鏡在激光探測器和被檢測設(shè)備之間；所述激光成像裝置還包括與激光發(fā)射器相連接的通信單元；存儲(chǔ)器；顯示器；與激光探測器、通信單元、存儲(chǔ)器、顯示器相連接的CPU處理器；電源；以及金屬外殼。本實(shí)用新型具有小巧便攜、定位準(zhǔn)確、檢測角度大、檢測及時(shí)、抗干擾、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/35GK201434754SQ20092007416
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者濤 張, 朱學(xué)俊, 兵 魯 申請人:上海科大魯能集成科技有限公司