本發(fā)明涉及一種檢測裝置，特別涉及一種六氟化硫高壓檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

六氟化硫(SF6)氣體是一種無毒、無色、無味，在常溫下無腐蝕性的惰性氣體，具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能，其耐電強(qiáng)度為同一壓力下氮?dú)獾?.5倍，擊穿電壓是空氣的2.5倍，滅弧能力是空氣的100倍，是一種優(yōu)于空氣和油之間的新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料，具有良好的絕緣性能和滅弧性能。目前電力系統(tǒng)中裝設(shè)有大量的SF6電氣絕緣設(shè)備，但是由于存在設(shè)計(jì)、制造、安裝以及運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，可能?huì)造成高壓電氣設(shè)備SF6氣體的泄漏。高壓電氣設(shè)備SF6氣體泄漏會(huì)產(chǎn)生如下問題：SF6氣體在電弧、局部放電以及高溫等因素的作用下分解產(chǎn)生的分解物與泄漏進(jìn)來的水分反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生如HF、SOF2、S2F2、SO2、SF4等腐蝕性極強(qiáng)的酸性物質(zhì)，會(huì)對設(shè)備的金屬元件以及密封絕緣材料產(chǎn)生腐蝕作用，影響設(shè)備的機(jī)械性能，縮短設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備的絕緣能力，其毒性也會(huì)對運(yùn)行維護(hù)人員的人身安全造成巨大的危害；SF6氣體具有強(qiáng)烈溫室效應(yīng)，溫室效應(yīng)是CO2的23900倍；SF6氣體在壓強(qiáng)為101.325kPa、氣溫20℃時(shí)的密度為6.16g/L，而只在這個(gè)條件下它才具有優(yōu)異的絕緣、滅弧性能，但是設(shè)備的泄漏將會(huì)對氣體的壓強(qiáng)產(chǎn)生影響，從而對氣體的密度值產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，需要提供一種對高壓電氣設(shè)備六氟化硫氣體泄漏進(jìn)行檢測的裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明人提供了一種六氟化硫高壓檢測系統(tǒng)，包括激光發(fā)射器、電光調(diào)制器、光柵、透鏡、光聲腔、能量測量儀和計(jì)算機(jī)單元；

所述激光發(fā)射器的發(fā)射端對著電光調(diào)制器的輸入端，所述電光調(diào)制器的輸出端對著光柵的一側(cè)，所述光柵的另一側(cè)對著光聲腔的激光入口，所述透鏡設(shè)置在光柵與光聲腔激光入口之間，所述光聲腔的激光出口對著能量測量儀，所述能量測量儀連接計(jì)算機(jī)單元；

所述激光發(fā)射器用于發(fā)射波長為10.55μm的激光；

所述光聲腔設(shè)有氣體入口和氣體出口，所述光聲腔上設(shè)有聲音傳感器，所述聲音傳感器連接計(jì)算機(jī)單元。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述光聲腔的激光出口設(shè)有半反射鏡。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述聲音傳感器為三個(gè)或三個(gè)以上，所述聲音傳感器設(shè)置在光聲腔的不同位置上。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述光柵與光聲腔之間還設(shè)有濾波器。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述激光發(fā)射器為二氧化碳激光發(fā)射器。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述電光調(diào)制器為PPLN晶體電光調(diào)制器。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述PPLN晶體電光調(diào)制器內(nèi)設(shè)有PPLN晶體溫控爐。

進(jìn)一步優(yōu)化，還包括顯示屏，所述顯示屏連接計(jì)算機(jī)單元。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案通過利用光聲氣體檢測技術(shù)對六氟化硫氣體進(jìn)行檢測，光聲氣體檢測技術(shù)是基于不同氣體在紅外波段有不同的特征吸收光譜，六氟化硫的紅外特征光譜在10.55μm左右，通過激光器發(fā)射器發(fā)射波長為10.55μm的激光射入光聲腔內(nèi)檢測氣體，對穿過檢測氣體的激光進(jìn)行能量計(jì)算，激光的變化來檢測氣體中是否有六氟化硫泄漏；并通過光聲腔內(nèi)能量變化產(chǎn)生振動(dòng)變化的檢測來檢測氣體是否有六氟化硫泄；這種檢測系統(tǒng)檢測靈敏度高，反應(yīng)快。

附圖說明

圖1為具體實(shí)施方式所述六氟化硫高壓檢測系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

110、激光發(fā)射器，

120、電光調(diào)制器，

130、光柵，

140、透鏡，

150、光聲腔，

151、氣體入口，

152、氣體出口，

153、半反射鏡，

160、聲音傳感器，

170、能量測量儀，

180、計(jì)算機(jī)單元。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明技術(shù)方案的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合具體實(shí)施例并配合附圖詳予說明。

光聲氣體檢測原理是利用氣體吸收一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光束而被加熱時(shí)所引起的一系列聲效應(yīng)。當(dāng)某個(gè)氣體分子吸收一頻率為ν的光子后，從基態(tài)E0躍遷到激發(fā)態(tài)E1，則兩能量級的能量差為E1-E0＝hv。受激氣體分子與氣體中任何一分子相碰撞，經(jīng)過無輻射馳豫過程而轉(zhuǎn)變?yōu)橄嘧驳膬蓚€(gè)分子的平均動(dòng)能(既加熱)，通過這種方式釋放能量從爾返回基態(tài)。氣體通過這種無輻射的馳豫過程把吸收的光能部分地或全部的轉(zhuǎn)換成熱能而被加熱。如果入射光強(qiáng)度調(diào)制的頻率小于該馳豫過程的馳豫頻率，則這光強(qiáng)的調(diào)制就會(huì)在氣體中產(chǎn)生相應(yīng)的溫度調(diào)制。根據(jù)氣體定律,封閉在光聲腔150內(nèi)的氣體溫度就會(huì)產(chǎn)生與光強(qiáng)調(diào)制頻率相同的周期性起伏。也就是說,強(qiáng)度時(shí)變的光束在氣體試樣內(nèi)激發(fā)出相應(yīng)的聲波,用傳聲器便可直接檢測該信號。

請參閱圖1，本實(shí)施例一種六氟化硫高壓檢測系統(tǒng)，包括：激光發(fā)射器110、電光調(diào)制器120、光柵130、透鏡140、光聲腔150、能量測量儀170和計(jì)算機(jī)單元180；所述激光發(fā)射器110的發(fā)射端對著電光調(diào)制器120的輸入端，所述電光調(diào)制器120的輸出端對著光柵130的一側(cè)，所述光柵130的另一側(cè)對著光聲腔150的激光入口，所述透鏡140設(shè)置在光柵130與光聲腔150激光入口之間，所述光聲腔150的激光出口對著能量測量儀170，所述能量測量儀170連接計(jì)算機(jī)單元180；所述光聲腔150設(shè)有氣體入口151和氣體出口152，所述光聲腔150上設(shè)有聲音傳感器160，所述聲音傳感器160連接計(jì)算機(jī)單元180。

通過利用不同氣體在紅外波段有不同的特征吸收光譜，六氟化硫的紅外特征光譜在10.55μm左右；通過激光發(fā)射器110發(fā)射特定波長10.55μm的激光，激光通過電光調(diào)制器120，通過電光調(diào)制器120對激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，激光再經(jīng)過光柵130，利用光柵130的衍射效果輔助電光調(diào)制器120對激光進(jìn)行調(diào)制，激光通過透鏡140聚集后進(jìn)入光聲腔150，檢測氣體通過光聲腔150上的氣體入口151進(jìn)入光聲腔150內(nèi)，并通過光聲腔150上的氣體出口152進(jìn)行排出，當(dāng)激光穿過檢測氣體，根據(jù)光聲氣體檢測原理，通過激光的強(qiáng)度變化，檢測氣體吸收的能量，從而檢測檢測氣體中是否有六氟化硫泄漏；而且強(qiáng)度時(shí)變的光束在氣體試樣內(nèi)激發(fā)出相應(yīng)的聲波，通過聲音傳感器160檢測光聲腔150內(nèi)的聲波信號，更精準(zhǔn)判斷檢測氣體中是否有六氟化硫泄漏。

在本實(shí)施例中，所述光聲腔150包括兩個(gè)腔室，兩個(gè)腔室通過共振管連接，光聲腔150的一個(gè)腔室上設(shè)有氣體入口151和激光入口，另一個(gè)腔室設(shè)有氣體出口152和激光出口。使激光在穿過光聲腔150的過程中，使光聲腔150內(nèi)的氣體更充分吸收光子，使光聲腔150內(nèi)的反應(yīng)更明顯，使檢測結(jié)果更精確。

在本實(shí)施例中，所述光聲腔150的激光出口設(shè)有半反射鏡153。通過在光聲腔150內(nèi)設(shè)置半反射鏡153，使激光在光聲腔150內(nèi)時(shí)間變長，產(chǎn)生的聲波信號更強(qiáng)烈，使檢測結(jié)構(gòu)更精確。

在本實(shí)施例中，所述光柵130與光聲腔150之間還設(shè)有濾波器。通過在光柵130與光聲腔150之間設(shè)置濾波器，對發(fā)射的激光進(jìn)行過濾，過濾波長不符合的光束，進(jìn)一步使檢測更精確。

在本實(shí)施例中，所述聲音傳感器160為四個(gè)，所述聲音傳感器160設(shè)置在光聲腔150的不同位置上，其中兩個(gè)設(shè)置分別設(shè)置在光聲腔150的兩個(gè)腔室上，最后兩個(gè)設(shè)置在共振管上。光聲腔150不同位置上聲波信號強(qiáng)度不一樣，在不同位置設(shè)置多個(gè)聲音傳感器160，對不同位置的聲波信號進(jìn)行采集，使檢測結(jié)果更精確。

在本實(shí)施例中，所述激光發(fā)射器110為二氧化碳激光發(fā)射器。二氧化碳激光發(fā)射器的諧振腔常用平凹腔，二氧化碳激光發(fā)射器反射鏡用K8光學(xué)玻璃或光學(xué)石英，經(jīng)加工成大曲率半徑的凹面鏡，鏡面上鍍有高反射率的金屬膜——鍍金膜，在波長10.55μm處的反射率達(dá)98.8％，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

在本實(shí)施例中，所述電光調(diào)制器120為PPLN晶體電光調(diào)制器。PPLN是一種高效的波長轉(zhuǎn)換的非線形晶體，可用于倍頻、差頻、和頻及光學(xué)參量振蕩和光學(xué)參量放大等。

在本實(shí)施例中，所述PPLN晶體電光調(diào)制器內(nèi)設(shè)有PPLN晶體溫控爐。PPLN必須保持恒定的工作溫度，以保證相應(yīng)的相位匹配條件。為避免PPLN晶體的光折變影響，推薦的工作溫度在100-200攝氏度。當(dāng)用于750nm以下的波段時(shí)，最好在160-200攝氏度，PPLN晶體溫控爐在50-200攝氏度范圍可方便地調(diào)節(jié)和穩(wěn)定晶體的溫度。溫控爐隔溫性能比較好，即使內(nèi)部達(dá)到200攝氏度，外部仍可直接拿取。

在本實(shí)施例中，還包括顯示屏，所述顯示屏連接計(jì)算機(jī)單元180。通過將檢測結(jié)果在顯示屏上顯示出來，直觀的知道檢測結(jié)果。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超過”等理解為不包括本數(shù)；“以上”、“以下”、“以內(nèi)”等理解為包括本數(shù)。

盡管已經(jīng)對上述各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例做出另外的變更和修改，所以以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。