專利名稱：一種基于紅外光譜成像技術(shù)的sf6氣體泄漏檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，適用于電力設(shè)備中SF6氣體泄露點(diǎn)的定位檢測(cè)。
背景技術(shù)：
SF6是一種無色、無味、無毒、人工合成的惰性氣體，分子量為146。SF6氣體具有優(yōu)異的滅弧和絕緣性能，在同等條件下，其絕緣能力是空氣的215倍以上，滅弧能力是空氣的100倍以上，因此廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，如斷路器、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等。但由于設(shè)備老化以及環(huán)境因素的影響等原因而導(dǎo)致SF6氣體會(huì)發(fā)生泄漏，使得其滅弧和絕緣性能下降，從而影響線路的使用安全，必須及時(shí)檢查SF6氣體的發(fā)生泄漏情況。目前常用的檢漏方法有常規(guī)檢漏法和光學(xué)成像檢漏法。常規(guī)檢漏方法有包扎法、刷肥皂泡法、定性定量檢漏儀法等，這些方法都需要停電作業(yè)，不僅工作量大，而且很 難精確定位漏點(diǎn)。光學(xué)成像檢漏法可以在不停電情況下實(shí)時(shí)地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備中的SF6氣體泄漏狀況，檢測(cè)的結(jié)果非常準(zhǔn)確和直觀。光學(xué)成像檢漏法主要有激光成像檢漏法和紅外光譜成像檢漏法，目前常用的是激光成像檢漏法。激光成像檢漏法是主動(dòng)成像檢測(cè)法，原理是由激光器發(fā)出一束激光，通過后向散射進(jìn)行光學(xué)成像，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，設(shè)備笨重、體積大、功耗高，不便攜帶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，提供了一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，該裝置測(cè)量精度高，成本低，重量輕，功耗低，方便攜帶。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，包括電池模塊、紅外鏡頭模塊、UFPA模塊、信號(hào)處理模塊、LCD模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊，其中，
紅外鏡頭模塊，用于將SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)聚焦在UFPA模塊上；
UFPA模塊，將通過紅外鏡頭模塊得到的SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳送到信號(hào)處理模塊；
信號(hào)處理模塊，將通過UFPA模塊得到的電壓信號(hào)進(jìn)行非均勻性校正、非線性拉伸、特征檢測(cè)和偽彩色變換后得到的數(shù)字圖像信號(hào)傳送到LCD模塊；
IXD模塊，將通過信號(hào)處理模塊得到的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行顯示；
電源轉(zhuǎn)換模塊，與電池模塊連接，用于將電池模塊輸出的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓分別給UFPA模塊、信號(hào)處理模塊和LCD模塊供電。如上所述的紅外鏡頭模塊包括依次疊放的第一鍺透鏡、第二鍺透鏡、第三鍺透鏡、第四鍺透鏡、帶通濾波片、第五鍺透鏡、第六鍺透鏡和第七鍺透鏡。如上所述的UFPA模塊包括UPFA陣列、放大模塊、轉(zhuǎn)換模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，其中，
驅(qū)動(dòng)模塊，分別給UPFA陣列和轉(zhuǎn)換模塊提供時(shí)鐘；UFPA陣列，在驅(qū)動(dòng)模塊提供的時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下將紅外鏡頭模塊得到的SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓模擬信號(hào)；
放大模塊，將UFPA陣列輸出的電壓模擬信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出到轉(zhuǎn)換模塊；
轉(zhuǎn)換模塊，在驅(qū)動(dòng)模塊提供的時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下將從放大模塊得到的放大信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出到信號(hào)處理模塊。如上所述的信號(hào)處理模塊包括運(yùn)算處理模塊、ROM模塊、RAM模塊和IXD接口，運(yùn)算處理模塊分別與ROM模塊、RAM模塊、IXD接口和UPFA模塊連接，IXD接口與IXD模塊連接。與現(xiàn)有激光成像裝置相比，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。
I本發(fā)明裝置 I激光成像裝至~
10米檢測(cè)精度(PPM) 20_30_· ■功耗(W/H)24130
董量(敁)4~515
體積(mmXmmXmm) ~ 400 X 200 X 150 1200X550X300 成本(萬元)丨15丨35—與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是
1、功耗低；
2、成本低；
3、精度高；
4、體積小、重量輕；
5、利用電池供電，不需要市電供電，方便攜帶。


圖I是一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置的原理示意圖。圖2是圖I中紅外鏡頭模塊的原理示意圖。圖3是圖I中UPFA模塊的原理示意圖。圖4是圖I中/[目號(hào)處理模塊的原理不意圖。圖5是一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置中電源原理示意圖。圖中1_紅外鏡頭模塊；2_UFPA模塊；3_信號(hào)處理模塊；4_IXD模塊；5_電池模塊(11. 4V/7200mAH) ；6-電源轉(zhuǎn)換模塊；201_UFPA 陣列(FPA30) ;202_ 放大模塊(AD8031)；203-轉(zhuǎn)換模塊(AD9016) ；204-驅(qū)動(dòng)模塊(XC95288) ;301_運(yùn)算處理模塊(0MAP3530)；302-R0M 模塊(MT47H64);303-RAM 模塊(DDR);304-LCD 接口 ；F1_ 第一鍺透鏡；F2_ 第二鍺透鏡；F3-第三鍺透鏡；F4-第四鍺透鏡；F5-第五鍺透鏡；F6-第六鍺透鏡；F7_第七鍺透鏡；FL-帶通濾波片。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例I :
如圖I、圖5所示，一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，包括電池模塊5，還包括紅外鏡頭模塊I、UFPA模塊2、信號(hào)處理模塊3、IXD模塊4和電源轉(zhuǎn)換模塊6。其中，紅外鏡頭模塊1，用于將SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)聚焦在UFPA模塊2上；UFPA模塊2，將通過紅外鏡頭模塊I得到的SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳送到信號(hào)處理模塊3 ;信號(hào)處理模塊3，將通過UFPA模塊2得到的電壓信號(hào)進(jìn)行非均勻性校正、非線性拉伸、特征檢測(cè)和偽彩色變換后得到的數(shù)字圖像信號(hào)傳送到LCD模塊4 ;LCD模塊4，將通過信號(hào)處理模塊3得到的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行顯示；電源轉(zhuǎn)換模塊6，與電池模塊5連接，用于將電池模塊5輸出的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓分別給UFPA模塊2、信號(hào)處理模塊3和IXD模塊4供電。如圖2所示，紅外鏡頭模塊I包括依次疊放的第一鍺透鏡Fl、第二鍺透鏡F2、第三鍺透鏡F3、第四鍺透鏡F4、帶通濾波片F(xiàn)L、第五鍺透鏡F5、第六鍺透鏡F6和第七鍺透鏡F7。如圖3所示，UFPA模塊2包括UPFA陣列201、放大模塊202、轉(zhuǎn)換模塊203和驅(qū)動(dòng)模塊204。其中，驅(qū)動(dòng)模塊204，分別給UPFA陣列201和轉(zhuǎn)換模塊203提供時(shí)鐘；UPFA陣列201，在驅(qū)動(dòng)模塊204提供的時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下將紅外鏡頭模塊I得到的SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓模擬信號(hào)；放大模塊202，將UPFA陣列201輸出的電壓模擬信號(hào)進(jìn)行放大得到放大調(diào)制信號(hào)輸出到轉(zhuǎn)換模塊203 ;轉(zhuǎn)換模塊203，在驅(qū)動(dòng)模塊204提供的時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下將從放大模塊202得到的放大調(diào)制信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出到信號(hào)處理模塊3。 如圖4所示，信號(hào)處理模塊3包括運(yùn)算處理模塊301、ROM模塊302、RAM模塊303和IXD接口 304，運(yùn)算處理模塊301分別與ROM模塊302、RAM模塊303、IXD接口 304和UPFA模塊2連接，IXD接口 304與IXD模塊4連接。紅外鏡頭模塊I與UFPA模塊2用標(biāo)準(zhǔn)的F接口相連接，作用是將SF6氣體與背景的紅外輻射特征信號(hào)聚焦在UPFA模塊2上，由UFPA模塊2將溫度信息轉(zhuǎn)換為電壓信息；UFPA模塊2與信號(hào)處理模塊3通過20針軟線電纜相連，信號(hào)處理模塊3的作用是將UFPA模塊2輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行非均勻性校正、非線性拉伸、特征檢測(cè)、偽彩色變換后，將數(shù)字圖像信號(hào)送至IXD模塊4，信號(hào)處理模塊3與IXD模塊4通過30針軟線電纜相連；IXD模塊4的作用是將信號(hào)處理模塊3處理后的圖像顯示出來；電源轉(zhuǎn)換模塊6將電池模塊5輸入的11. 4V電壓轉(zhuǎn)換成+1. 8V、+3. 3V、+5V、+12V電壓信號(hào)，為UFPA模塊2、信號(hào)處理模塊3和IXD模塊4提供電源。紅外鏡頭模塊I包括第一鍺透鏡F1、第二鍺透鏡F2、第三鍺透鏡F3、第四鍺透鏡F4、一片中心波長(zhǎng)為10. 6 μ m，帶寬200nm，中心波長(zhǎng)透過率為86%的帶通濾波片F(xiàn)L、第五鍺透鏡F5、第六鍺透鏡F6和第七鍺透鏡F7，七片鍺透鏡Fl >7分為前后兩部分，前部分包括四片鍺透鏡Ff F4，作用是將收集的紅外線變成平行光通過帶通濾波片F(xiàn)L，帶通濾波片F(xiàn)L的作用是進(jìn)行光學(xué)濾波，只允許波長(zhǎng)10. 5μπι—10. 7μπι的紅外線通過，后部分由三片鍺透鏡F5卞7構(gòu)成，將通過帶通濾波片F(xiàn)L的波長(zhǎng)為10. 5 μ m—10. 7 μ m的紅外平行光線會(huì)聚在UFPA模塊2上。UFPA陣列201的型號(hào)為FPA30，在驅(qū)動(dòng)模塊204的時(shí)鐘下工作，作用是將紅外鏡頭模塊I會(huì)聚的SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換；驅(qū)動(dòng)模塊204由一片高速可編程邏輯電路構(gòu)成，型號(hào)為XC95288，該電路提供UFPA陣列201所需要的時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)提供場(chǎng)同步信號(hào)VS、行同步信號(hào)HS、像素時(shí)鐘信號(hào)CLK ；UFPA模塊2輸出的信號(hào)較小，須經(jīng)放大模塊202放大，放大模塊202的型號(hào)為AD8031，放大后的信號(hào)再由轉(zhuǎn)換模塊203將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換模塊203的型號(hào)為AD9016，轉(zhuǎn)換精度為16位，轉(zhuǎn)換速率為20MHz。信號(hào)處理模塊3型號(hào)為0MAP3530，主頻為720MHz ;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM模塊303為DDR,型號(hào)為MT47H64，存儲(chǔ)空間達(dá)到64MB，用來存儲(chǔ)紅外光譜圖像數(shù)據(jù)；程序存儲(chǔ)器ROM模塊302型號(hào)為MT29FG08X，存儲(chǔ)容量為128MB，可用來存儲(chǔ)0MAP3530的程序代碼。0MAP3530能夠直接接受標(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)字信號(hào)，能與UFPA模塊2直接相連接。信號(hào)處理模塊3作用是把UFPA模塊2輸出的紅外數(shù)字紅外光譜圖像信號(hào)進(jìn)行處理后送至IXD模塊4進(jìn)行顯示。IXD模塊4尺寸為4. 3英寸TFT真彩液晶顯示器，型號(hào)為L(zhǎng)TFT320B，像素大小為320X240。也可以是3. 5英寸或5. 7英寸，作用是顯示紅外光譜的圖像。IXD模塊4能與信號(hào)處理模塊3直接相連。
電池模塊5為11.4 V、7200 mAH的鋰電池。電源轉(zhuǎn)換模塊6包括一開關(guān)電源電路，將11. 4V的電壓轉(zhuǎn)換成+1.8V、+3. 3V、+5V、+12V的四種直流電壓信號(hào)。、+5V、+12V的四
種直流電壓信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，包括電池模塊(5)，其特征在于還包括紅外鏡頭模塊(I)、UFPA模塊(2 )、信號(hào)處理模塊(3 )、IXD模塊(4 )和電源轉(zhuǎn)換模塊(6)，其中， 紅外鏡頭模塊(I)，用于將SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)聚焦在UFPA模塊(2 )上；UFPA模塊(2 )，將通過紅外鏡頭模塊(I)得到的SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳送到信號(hào)處理模塊(3)； 信號(hào)處理模塊(3)，將通過UFPA模塊(2)得到的電壓信號(hào)進(jìn)行非均勻性校正、非線性拉伸、特征檢測(cè)和偽彩色變換后得到的數(shù)字圖像信號(hào)傳送到LCD模塊(4)； IXD模塊(4)，將通過信號(hào)處理模塊(3)得到的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行顯示； 電源轉(zhuǎn)換模塊(6)，與電池模塊(5)連接，用于將電池模塊(5)輸出的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓分別給UFPA模塊(2 )、信號(hào)處理模塊(3 )和IXD模塊(4 )供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的紅外鏡頭模塊(I)包括依次疊放的第一鍺透鏡(F1)、第二鍺透鏡(F2)、第三鍺透鏡(F3)、第四鍺透鏡(F4)、帶通濾波片(FL)、第五鍺透鏡(F5)、第六鍺透鏡(F6)和第七鍺透鏡(F7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的UFPA模塊(2)包括UPFA陣列(201)、放大模塊(202)、轉(zhuǎn)換模塊(203)和驅(qū)動(dòng)模塊(204)，其中， 驅(qū)動(dòng)模塊(204 )，分別給UPFA陣列(201)和轉(zhuǎn)換模塊(203 )提供時(shí)鐘； UFPA陣列(201)，在驅(qū)動(dòng)模塊(204)提供的時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下將紅外鏡頭模塊(I)得到的SF6氣體與背景紅外輻射特征信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓模擬信號(hào)； 放大模塊(202)，將UFPA陣列(201)輸出的電壓模擬信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出到轉(zhuǎn)換模塊(203)； 轉(zhuǎn)換模塊(203 )，在驅(qū)動(dòng)模塊(204)提供的時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下將從放大模塊(202 )得到的放大信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出到信號(hào)處理模塊(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的信號(hào)處理模塊(3 )包括運(yùn)算處理模塊(301)、ROM模塊(302 )、RAM模塊(303 )和LCD接口(304)，運(yùn)算處理模塊(301)分別與ROM模塊(302)、RAM模塊(303)、LCD接口(304)和UPFA模塊(2)連接，LCD接口(304)與LCD模塊(4)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于紅外光譜成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)裝置，包括依次連接的電池模塊、紅外鏡頭模塊、UPFA模塊、信號(hào)處理模塊、LCD模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊，紅外鏡頭模塊包括依次疊放的第一鍺透鏡、第二鍺透鏡、第三鍺透鏡、第四鍺透鏡、帶通濾波片、第五鍺透鏡、第六鍺透鏡和第七鍺透鏡。UPFA模塊包括依次連接的UPFA陣列、放大模塊、轉(zhuǎn)換模塊、與UPFA陣列和轉(zhuǎn)換模塊分別連接的驅(qū)動(dòng)模塊，信號(hào)處理模塊包括運(yùn)算處理模塊、ROM模塊、RAM模塊和LCD接口。本發(fā)明檢測(cè)精度高，功耗、體積和重量小，成本低，只需要電池供電，不需要外界220V交流電。
文檔編號(hào)G01M3/38GK102809469SQ20111036765
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者曾延安, 趙發(fā)明, 龔飆, 袁先亮 申請(qǐng)人:武漢展望星科技有限公司