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、激光調控單元和光學機構，所述激光調控單元包括可調激光器和紅外成像設備，所述光學機構置于可調激光器的輸出信號光路和紅外成像設備輸入信號光路上，對可調激光器發(fā)射至背景的光束進行調節(jié)，對背景反射至紅外成像設備的光束進行濾波。本實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，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，結合可調激光器可對多種氣體進行遠距離、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
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種綜合電力安全檢測設備領域中使用的激光檢測裝置，尤其涉及一種高壓電氣設備中以六氟化硫氣體為介質的高壓組合電器開關和斷路器的六氟化硫氣體漏點定位檢測的六氟化硫激光檢漏儀。
【背景技術】
[0002]六氟化硫氣體的分子具有對稱結構、化學性質非常穩(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用于變電站設備的絕緣氣體。對于充滿六氟化硫氣體容器內的斷路器而言，當其觸頭分離、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)，所以電弧放電結束時，六氟化硫氣體就可以迅速恢復為穩(wěn)定狀態(tài)。對高壓電氣設備而言，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用。雖然充有六氟化硫氣體的電氣設備體積小、可靠穩(wěn)定，但是其泄漏是一個非常危險的問題。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，巨大的內外濃度差使得水分通過設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的主要氣體之一，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備正常、安全工作以及環(huán)境保護等的重要手段。傳統(tǒng)檢測電力設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度大，另一方面無法實現(xiàn)帶電檢測。所以尋求一種高效、實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)利用了六氟化硫強吸收某一波長范圍內紅外光的特點，在紅外輻射場內，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距離檢測能力，在電力設備帶電運行時也可進行高效檢測。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，無法精確定位漏點位置、距離和設備的溫度；3、檢測距離變化情形下，激光光學系統(tǒng)不具備距離應變能力；4沒有自動保護的性能；5、在特殊情況下沒有檢測其他性質氣體的性能。實用新型內容
[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型提供一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，采用可調激光器產(chǎn)生可調的激光光源，能夠對六氟化硫進行檢漏，同時通過調節(jié)激光波長能夠實現(xiàn)對其他氣體檢測檢漏，提高檢漏儀的使用范圍。
[0005]技術方案:為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為:
[0006]一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，包括電源、激光調控單元和光學機構，所述激光調控單元包括可調激光器和紅外成像設備，所述光學機構置于可調激光器的輸出信號光路和紅外成像設備輸入信號光路上，對可調激光器發(fā)射至背景的光束進行調節(jié)，對背景反射至紅外成像設備的光束進行濾波。
[0007]優(yōu)選的，所述可調激光器為二氧化碳激光器。
[0008]優(yōu)選的，所述可調激光器為輸出紅外線波長在9?11 μ m范圍內可調的二氧化碳激光器。
[0009]在現(xiàn)有技術的基礎上，將只能發(fā)射出固定波長的激光器改進為可調激光器，使得該六氟化硫激光檢漏儀在能夠對六氟化硫進行檢測的同時，還能夠對其他一些惰性氣體進行檢測，提高了檢漏儀的使用范圍。
[0010]優(yōu)選的，所述光學機構包括固定凹透鏡、主動凸透鏡和補償凹透鏡，所述固定凹透鏡設置在主動凸透鏡和補償凹透鏡之間。
[0011]優(yōu)選的，所述激光調控單元的啟動電路上設置有被動式紅外線開關，所述被動式紅外線開關是以人體作為紅外線源的紅外線開關；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)，當檢測到紅外源后關閉可調激光器；即當紅外線源被紅外線開關檢測到時，紅外線開關就關閉可調激光器，防止激光束輻射到人體，起到人身安全保護作用。
[0012]與現(xiàn)有技術相同，所述紅外成像設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行灰度/亮度調節(jié)的灰度/亮度調節(jié)器；所述圖像顯示單元為對接收到的圖像信號進行顯示的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行檢測。通過激光傳感器的設計，能夠對背景的距離和溫度進行檢測，使整個檢漏儀能夠調節(jié)至一個比較合理的狀態(tài)(比如距離和角度)進行檢測，以提高整個檢漏儀的靈敏度和精確度，實現(xiàn)精確定位漏點位置的目的，同時也實現(xiàn)了在檢測距離變化的情況下具備距離應變能力的目的。
[0014]優(yōu)選的，紅外成像設備分成兩部分，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)有技術增加了可見光成像部分，以提高最終成像效果。
[0015]本實用新型利用反向散射吸收氣體成像技術(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程檢測技術。目前這種技術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，通過光學機構及內置的激光傳感器能夠精確檢測位置、距離和溫度。本案利用六氟化硫對紅外光譜的吸收特性，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泄漏源。如果設備出現(xiàn)泄漏，則特定波長的檢測紅外激光被泄漏點處的氣體吸收，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備。這樣，紅外成像設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泄漏點的位置。
[0016]本案的檢漏儀工作工程可描述為:開啟電源，由調節(jié)可調激光器發(fā)射出特定波長的紅外激光束(比如調節(jié)可調激光器發(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)，激光束通過光學機構，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)檢測距離而調整；開啟紅外成像設備，如果紅外輻射場內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泄漏點的位置；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，可以進一步檢測被測設備的溫度，知曉設備的運行是否正常。
[0017]有益效果:本實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，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，結合可調激光器可對多種氣體進行遠距離、非接觸精確定位置、距離和溫度；采用光學機構，實現(xiàn)激光系統(tǒng)具備距離應變能力，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，以及漏點位置的檢測精度；設置了被動式的紅外線開關，能自動開啟或關閉可調激光器，保護人身安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術的結構示意圖；
[0019]圖2為激光檢漏儀的光路行走示意圖；
[0020]圖3為本實用新型的基本結構的結構示意圖；
[0021]圖4為本實用新型的一種優(yōu)選實施結構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[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、激光調控單元和光學機構，所述激光調控單元包括可調激光器、紅外成像設備和激光傳感器，所述光學機構置于可調激光器的輸出信號光路和紅外成像設備輸入信號光路上，對可調激光器發(fā)射至背景的光束進行調節(jié)，對背景反射至紅外成像設備的光束進行濾波，所述激光傳感器對背景的距離和溫度進行檢測；所述激光調控單元的啟動電路上設置有被動式紅外線開關，所述被動式紅外線開關是以人體作為紅外線源的紅外線開關，當檢測到紅外源后關閉可調激光器。所述紅外成像設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行灰度/亮度調節(jié)的灰度/亮度調節(jié)器；所述圖像顯示單元為對接收到的圖像信號進行顯示的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]所述可調激光器為輸出紅外線波長在9?Ilum范圍內可調的二氧化碳激光器；在激光調控單元的啟動電路上設置有被動式紅外線開關，所述被動式紅外線開關是以人體作為紅外線源的紅外線開關，以保證人身安全。
[0026]所述光學機構包括固定凹透鏡、主動凸透鏡和補償凹透鏡，所述固定凹透鏡設置在主動凸透鏡和補償凹透鏡之間；光學機構將可調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，實現(xiàn)具有適當照射范圍的立體紅外輻射場；同時，光學機構采用超窄帶濾光技術，對被檢測物體反射回的光束進行濾光，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，視角達到9° X6° )。
[0027]所述紅外成像設備可采用可見光和紅外光圖像相結合的結構，即紅外成像設備分成兩部分，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顯示器上可以調整對比度和亮度，提供最佳的顯示效果。結合第二代智能數(shù)字檢測定位系統(tǒng)，可實時掌握激光檢測區(qū)域，準確定位泄露點。
[0028]所述激光傳感器對背景的距離和溫度進行檢測，檢測背景區(qū)域的熱量分布，對設備運行狀態(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的DSP信號處理器進行設計，在檢測時可以對檢測背景進行消隱和局部泄露圖像增強處理，以準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、準確地檢測出。
[0030]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:包括電源、激光調控單元和光學機構，所述激光調控單元包括可調激光器和紅外成像設備，所述光學機構置于可調激光器的輸出信號光路和紅外成像設備輸入信號光路上，對可調激光器發(fā)射至背景的光束進行調節(jié)，對背景反射至紅外成像設備的光束進行濾波。
2.根據(jù)權利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述可調激光器為二氧化碳激光器。
3.根據(jù)權利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述可調激光器為輸出紅外線波長在9?Ilum范圍內可調的二氧化碳激光器。
4.根據(jù)權利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述光學機構包括固定凹透鏡、主動凸透鏡和補償凹透鏡，所述固定凹透鏡設置在主動凸透鏡和補償凹透鏡之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的綜合型六氟化硫激光檢漏儀，其特征在于:所述激光調控單元的啟動電路上設置有被動式紅外線開關，所述被動式紅外線開關是以人體作為紅外線源的紅外線開關，當檢測到紅外源后關閉可調激光器。
6.根據(jù)權利要求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行灰度/亮度調節(jié)的灰度/亮度調節(jié)器；所述圖像顯示單元為對接收到的圖像信號進行顯示的LED顯示器。
7.根據(jù)權利要求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行檢測。
9.根據(jù)權利要求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)先權日:2013年11月1日
【發(fā)明者】劉桂梅, 陳恬 申請人:南京卓實電氣有限責任公司