一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，包括電源、激光調(diào)控單元和光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述激光調(diào)控單元包括可調(diào)激光器和紅外成像設(shè)備，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)置于可調(diào)激光器的輸出信號光路和紅外成像設(shè)備輸入信號光路上，對可調(diào)激光器發(fā)射至背景的光束進(jìn)行調(diào)節(jié)，對背景反射至紅外成像設(shè)備的光束進(jìn)行濾波。本實(shí)用新型提供的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，采用氣體紅外吸收及紅外成像技術(shù)，視頻采集系統(tǒng)通過微處理器處理激光器傳感器檢測到的信息，結(jié)合可調(diào)激光器可對多種氣體進(jìn)行遠(yuǎn)距離、非接觸精確定位置、距離和溫度。
【專利說明】一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種綜合電力安全檢測設(shè)備領(lǐng)域中使用的激光檢測裝置，尤其涉及一種高壓電氣設(shè)備中以六氟化硫氣體為介質(zhì)的高壓組合電器開關(guān)和斷路器的六氟化硫氣體漏點(diǎn)定位檢測的六氟化硫激光檢漏儀。
【背景技術(shù)】
[0002]六氟化硫氣體的分子具有對稱結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，抗電壓擊穿性能要比其它任何氣體都好，所以六氟化硫氣體是一種最理想的應(yīng)用于變電站設(shè)備的絕緣氣體。對于充滿六氟化硫氣體容器內(nèi)的斷路器而言，當(dāng)其觸頭分離、切斷電路時，產(chǎn)生的電弧使觸頭周圍氣體的溫度升高，并擊穿六氟化硫分子。由于六氟化硫氣體具有良好的散熱性能，幾乎所有被擊穿六氟化硫分子可以迅速還原為原態(tài)，所以電弧放電結(jié)束時，六氟化硫氣體就可以迅速恢復(fù)為穩(wěn)定狀態(tài)。對高壓電氣設(shè)備而言，這種優(yōu)良的絕緣特性是非常有利的。由于六氟化硫氣體具有這些優(yōu)勢，六氟化硫電流互感器和電壓互感器也獲得了較快的推廣應(yīng)用。雖然充有六氟化硫氣體的電氣設(shè)備體積小、可靠穩(wěn)定，但是其泄漏是一個非常危險(xiǎn)的問題。正常情況下，大氣中水分的濃度是六氟化硫氣室里水分濃度的幾十倍，巨大的內(nèi)外濃度差使得水分通過設(shè)備泄漏滲透到六氟化硫氣室里，引起六氟化硫氣室里水分濃度大幅升高。純凈的六氟化硫氣體是無毒的，有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性。其在15°C下不與水、酸、堿、變壓器油、金屬及絕緣材料作用；在5001:以下不分解，超過600°C后將產(chǎn)生熱分解。所以，六氟化硫氣體在電弧的高溫(大于4000K)作用下將分解為硫、氟原子或低氟化物，熄弧后可重新結(jié)合為六氟化硫，但一小部分氣體會與電弧金屬蒸氣、電極或絕緣材料表面的水分子及氧分子作用，而生成低氟化物和金屬氟化物以及硫化氫等，這些有毒氣體通過泄漏點(diǎn)釋放到外部空間，在一定濃度下將會危及人員安全。此外高惰性的六氟化硫氣體也是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w之一，泄漏到大氣中對環(huán)境有較大危害。所以檢測六氟化硫氣體泄漏與否是保障電氣設(shè)備正常、安全工作以及環(huán)境保護(hù)等的重要手段。傳統(tǒng)檢測電力設(shè)備的六氟化硫氣體泄漏有很多方法，如:皂水查漏、包扎查漏、手持檢漏儀檢漏等方法，但是這些方法一方面工作強(qiáng)度大，另一方面無法實(shí)現(xiàn)帶電檢測。所以尋求一種高效、實(shí)時帶電檢測的方法是必要和迫切的。
[0003]如圖1、圖2所示，六氟化硫氣體泄漏激光檢測紅外成像系統(tǒng)利用了六氟化硫強(qiáng)吸收某一波長范圍內(nèi)紅外光的特點(diǎn)，在紅外輻射場內(nèi)，根據(jù)泄漏氣體吸收紅外光與背景所散射或反射的紅外光所形成的明暗亮度的對比來檢測氣體泄漏點(diǎn)的位置，并可定性判斷泄漏量的大小。該系統(tǒng)具有較高的檢測靈敏度與遠(yuǎn)距離檢測能力，在電力設(shè)備帶電運(yùn)行時也可進(jìn)行高效檢測。但是目前的六氟化硫激光檢漏儀在產(chǎn)品性能和實(shí)用性能上存在如下不足:
1、檢測靈敏度較低；2、圖像對比度不夠高，無法精確定位漏點(diǎn)位置、距離和設(shè)備的溫度；3、檢測距離變化情形下，激光光學(xué)系統(tǒng)不具備距離應(yīng)變能力；4沒有自動保護(hù)的性能；5、在特殊情況下沒有檢測其他性質(zhì)氣體的性能。實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，采用可調(diào)激光器產(chǎn)生可調(diào)的激光光源，能夠?qū)α蜻M(jìn)行檢漏，同時通過調(diào)節(jié)激光波長能夠?qū)崿F(xiàn)對其他氣體檢測檢漏，提高檢漏儀的使用范圍。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，包括電源、激光調(diào)控單元和光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述激光調(diào)控單元包括可調(diào)激光器和紅外成像設(shè)備，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)置于可調(diào)激光器的輸出信號光路和紅外成像設(shè)備輸入信號光路上，對可調(diào)激光器發(fā)射至背景的光束進(jìn)行調(diào)節(jié)，對背景反射至紅外成像設(shè)備的光束進(jìn)行濾波。
[0007]優(yōu)選的，所述可調(diào)激光器為二氧化碳激光器。
[0008]優(yōu)選的，所述可調(diào)激光器為輸出紅外線波長在9?11 μ m范圍內(nèi)可調(diào)的二氧化碳激光器。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，將只能發(fā)射出固定波長的激光器改進(jìn)為可調(diào)激光器，使得該六氟化硫激光檢漏儀在能夠?qū)α蜻M(jìn)行檢測的同時，還能夠?qū)ζ渌恍┒栊詺怏w進(jìn)行檢測，提高了檢漏儀的使用范圍。
[0010]優(yōu)選的，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)包括固定凹透鏡、主動凸透鏡和補(bǔ)償凹透鏡，所述固定凹透鏡設(shè)置在主動凸透鏡和補(bǔ)償凹透鏡之間。
[0011]優(yōu)選的，所述激光調(diào)控單元的啟動電路上設(shè)置有被動式紅外線開關(guān)，所述被動式紅外線開關(guān)是以人體作為紅外線源的紅外線開關(guān)；即將人體作為紅外線源(人體溫度通常高于周圍環(huán)境溫度)，當(dāng)檢測到紅外源后關(guān)閉可調(diào)激光器；即當(dāng)紅外線源被紅外線開關(guān)檢測到時，紅外線開關(guān)就關(guān)閉可調(diào)激光器，防止激光束輻射到人體，起到人身安全保護(hù)作用。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相同，所述紅外成像設(shè)備的輸出信號依次接入前級圖像處理單元、后級圖像處理單元和圖像顯示單元；所述前級圖像處理單元為將接收到的圖像信號分為兩路進(jìn)行差分處理的視頻信號采集器，包括雙路視頻信號采集卡和視頻信號差分處理器；所述后級圖像處理單元為對接收到的圖像信號進(jìn)行灰度/亮度調(diào)節(jié)的灰度/亮度調(diào)節(jié)器；所述圖像顯示單元為對接收到的圖像信號進(jìn)行顯示的LED顯示器。優(yōu)選的，還包括圖像存儲單元，所述圖像存儲單元通過USB接口接入后級圖像處理單元的信號輸出端。
[0013]優(yōu)選的，激光調(diào)控單元中還包括激光傳感器，所述激光傳感器對背景的距離和溫度進(jìn)行檢測。通過激光傳感器的設(shè)計(jì)，能夠?qū)Ρ尘暗木嚯x和溫度進(jìn)行檢測，使整個檢漏儀能夠調(diào)節(jié)至一個比較合理的狀態(tài)(比如距離和角度)進(jìn)行檢測，以提高整個檢漏儀的靈敏度和精確度，實(shí)現(xiàn)精確定位漏點(diǎn)位置的目的，同時也實(shí)現(xiàn)了在檢測距離變化的情況下具備距離應(yīng)變能力的目的。
[0014]優(yōu)選的，紅外成像設(shè)備分成兩部分，分別為紅外成像部分和可見光成像部分，其中紅外成像部分包括紅外鏡頭、光片和紅外線探測器，所述可見光成像部分包括可見光鏡頭和可見光探測器；相對于現(xiàn)有技術(shù)增加了可見光成像部分，以提高最終成像效果。
[0015]本實(shí)用新型利用反向散射吸收氣體成像技術(shù)(BAGI)，是一種用于定位泄漏或跟蹤氣體云霧為主要目的的激光遠(yuǎn)程檢測技術(shù)。目前這種技術(shù)還不能提供絕對的氣體濃度數(shù)據(jù)，但是它能通過成像的外觀非常有效地提供濃度的分布，通過光學(xué)機(jī)構(gòu)及內(nèi)置的激光傳感器能夠精確檢測位置、距離和溫度。本案利用六氟化硫?qū)t外光譜的吸收特性，肉眼不能觀察到的六氟化硫泄漏氣體在紅外視頻上清晰可見，可通過圖像快速地確認(rèn)泄漏源。如果設(shè)備出現(xiàn)泄漏，則特定波長的檢測紅外激光被泄漏點(diǎn)處的氣體吸收，而無氣體泄漏的背景則將輻射到其表面上的紅外激光散射或反射到紅外成像設(shè)備。這樣，紅外成像設(shè)備將接收到一個明暗對比度存在差異的圖像，然后通過圖像處理和顯示系統(tǒng)即可顯示出六氟化硫氣體泄漏圖像和相應(yīng)泄漏點(diǎn)的位置。
[0016]本案的檢漏儀工作工程可描述為:開啟電源，由調(diào)節(jié)可調(diào)激光器發(fā)射出特定波長的紅外激光束(比如調(diào)節(jié)可調(diào)激光器發(fā)射穩(wěn)定的紅外線為10.55um的單一波長，用于檢測六氟化硫氣體的泄露)，激光束通過光學(xué)機(jī)構(gòu)，在檢測表面(背景)形成一定大小的紅外輻射場，其大小可根據(jù)檢測距離而調(diào)整；開啟紅外成像設(shè)備，如果紅外輻射場內(nèi)存在六氟化硫氣體泄漏，將接收到一個明暗對比度存在差異的圖像，然后通過圖像處理和顯示系統(tǒng)顯示出六氟化硫氣體泄漏圖像和相應(yīng)泄漏點(diǎn)的位置；通過對紅外成像裝置所顯示的圖像對比度分析，可定性判斷泄漏量的大??；通過激光傳感器，可以進(jìn)一步檢測被測設(shè)備的溫度，知曉設(shè)備的運(yùn)行是否正常。
[0017]有益效果:本實(shí)用新型提供的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，采用氣體紅外吸收及紅外成像技術(shù)，視頻采集系統(tǒng)通過微處理器處理激光器傳感器檢測到的信息，結(jié)合可調(diào)激光器可對多種氣體進(jìn)行遠(yuǎn)距離、非接觸精確定位置、距離和溫度；采用光學(xué)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)激光系統(tǒng)具備距離應(yīng)變能力，在檢測距離變化的情形下，改變激光束的發(fā)散角度，實(shí)現(xiàn)在檢測位置處保持大小恒定的立體紅外輻射場，提高圖像顯示單元所示漏點(diǎn)位置的清晰度；根據(jù)前級圖像處理單元和后級圖像處理單元兩步圖像處理功能，增強(qiáng)氣體泄漏的圖像信號，提高圖像對比度，從而提高了六氟化硫泄漏的檢測靈敏度，以及漏點(diǎn)位置的檢測精度；設(shè)置了被動式的紅外線開關(guān)，能自動開啟或關(guān)閉可調(diào)激光器，保護(hù)人身安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為激光檢漏儀的光路行走示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。
[0023]如圖3、4所示為一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，包括電源、激光調(diào)控單元和光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述激光調(diào)控單元包括可調(diào)激光器、紅外成像設(shè)備和激光傳感器，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)置于可調(diào)激光器的輸出信號光路和紅外成像設(shè)備輸入信號光路上，對可調(diào)激光器發(fā)射至背景的光束進(jìn)行調(diào)節(jié)，對背景反射至紅外成像設(shè)備的光束進(jìn)行濾波，所述激光傳感器對背景的距離和溫度進(jìn)行檢測；所述激光調(diào)控單元的啟動電路上設(shè)置有被動式紅外線開關(guān)，所述被動式紅外線開關(guān)是以人體作為紅外線源的紅外線開關(guān)，當(dāng)檢測到紅外源后關(guān)閉可調(diào)激光器。所述紅外成像設(shè)備的輸出信號依次接入前級圖像處理單元、后級圖像處理單元和圖像顯示單元；所述前級圖像處理單元為將接收到的圖像信號分為兩路進(jìn)行差分處理的視頻信號采集器，包括雙路視頻信號采集卡和視頻信號差分處理器；所述后級圖像處理單元為對接收到的圖像信號進(jìn)行灰度/亮度調(diào)節(jié)的灰度/亮度調(diào)節(jié)器；所述圖像顯示單元為對接收到的圖像信號進(jìn)行顯示的LED顯示器，圖像存儲單元通過USB接口接入后級圖像處理單元的信號輸出端。
[0024]所述電源為整個檢漏儀的用電部分提供電能，為220V交流電或48V直流電。
[0025]所述可調(diào)激光器為輸出紅外線波長在9?Ilum范圍內(nèi)可調(diào)的二氧化碳激光器；在激光調(diào)控單元的啟動電路上設(shè)置有被動式紅外線開關(guān)，所述被動式紅外線開關(guān)是以人體作為紅外線源的紅外線開關(guān)，以保證人身安全。
[0026]所述光學(xué)機(jī)構(gòu)包括固定凹透鏡、主動凸透鏡和補(bǔ)償凹透鏡，所述固定凹透鏡設(shè)置在主動凸透鏡和補(bǔ)償凹透鏡之間；光學(xué)機(jī)構(gòu)將可調(diào)激光器射出的特定波長的紅外激光束照射在被檢測物體(背景)上，實(shí)現(xiàn)具有適當(dāng)照射范圍的立體紅外輻射場；同時，光學(xué)機(jī)構(gòu)采用超窄帶濾光技術(shù)，對被檢測物體反射回的光束進(jìn)行濾光，濾除其他干擾光線，以提高整個檢漏儀的測試靈敏度(靈敏度<lX10-4scc/sec，視角達(dá)到9° X6° )。
[0027]所述紅外成像設(shè)備可采用可見光和紅外光圖像相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，即紅外成像設(shè)備分成兩部分，分別為紅外成像部分和可見光成像部分，其中紅外成像部分包括紅外鏡頭、光片和紅外線探測器，所述可見光成像部分包括可見光鏡頭和可見光探測器，紅外線探測器和可見光探測器探測到的圖像信息被送入至前級圖像處理單元。所述紅外鏡頭和可見光鏡頭均采用電控對焦，對被檢測物體距離電動控制對焦，在LED顯示器上可以調(diào)整對比度和亮度，提供最佳的顯示效果。結(jié)合第二代智能數(shù)字檢測定位系統(tǒng)，可實(shí)時掌握激光檢測區(qū)域，準(zhǔn)確定位泄露點(diǎn)。
[0028]所述激光傳感器對背景的距離和溫度進(jìn)行檢測，檢測背景區(qū)域的熱量分布，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供紅外輔助監(jiān)測。
[0029]前級圖像處理單元和后級圖像處理單元均基于先進(jìn)的DSP信號處理器進(jìn)行設(shè)計(jì)，在檢測時可以對檢測背景進(jìn)行消隱和局部泄露圖像增強(qiáng)處理，以準(zhǔn)確地判斷氣體泄露以及泄露程度，即便微弱的氣體泄露也可以快速、準(zhǔn)確地檢測出。
[0030]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:包括電源、激光調(diào)控單元和光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述激光調(diào)控單元包括可調(diào)激光器和紅外成像設(shè)備，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)置于可調(diào)激光器的輸出信號光路和紅外成像設(shè)備輸入信號光路上，對可調(diào)激光器發(fā)射至背景的光束進(jìn)行調(diào)節(jié)，對背景反射至紅外成像設(shè)備的光束進(jìn)行濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述可調(diào)激光器為二氧化碳激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述可調(diào)激光器為輸出紅外線波長在9?Ilum范圍內(nèi)可調(diào)的二氧化碳激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述光學(xué)機(jī)構(gòu)包括固定凹透鏡、主動凸透鏡和補(bǔ)償凹透鏡，所述固定凹透鏡設(shè)置在主動凸透鏡和補(bǔ)償凹透鏡之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述激光調(diào)控單元的啟動電路上設(shè)置有被動式紅外線開關(guān)，所述被動式紅外線開關(guān)是以人體作為紅外線源的紅外線開關(guān)，當(dāng)檢測到紅外源后關(guān)閉可調(diào)激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述紅外成像設(shè)備的輸出信號依次接入前級圖像處理單元、后級圖像處理單元和圖像顯示單元；所述前級圖像處理單元為將接收到的圖像信號分為兩路進(jìn)行差分處理的視頻信號采集器，包括雙路視頻信號采集卡和視頻信號差分處理器；所述后級圖像處理單元為對接收到的圖像信號進(jìn)行灰度/亮度調(diào)節(jié)的灰度/亮度調(diào)節(jié)器；所述圖像顯示單元為對接收到的圖像信號進(jìn)行顯示的LED顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:還包括圖像存儲單元，所述圖像存儲單元通過USB接口接入后級圖像處理單元的信號輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:激光調(diào)控單元中還包括激光傳感器，所述激光傳感器對背景的距離和溫度進(jìn)行檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:紅外成像設(shè)備分成兩部分，分別為紅外成像部分和可見光成像部分，其中紅外成像部分包括紅外鏡頭、光片和紅外線探測器，所述可見光成像部分包括可見光鏡頭和可見光探測器。
【文檔編號】G01M3/38GK203551234SQ201320687570
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】劉桂梅, 陳恬 申請人:南京卓實(shí)電氣有限責(zé)任公司