[发明专利]激光诱导等离子体光谱的脉冲激光自动对焦装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于激光诱导等离子体光谱的脉冲激光自动对焦装置及方法，装置中，聚焦透镜间隔第二二向色镜设置以接收来自第二二向色镜的脉冲激光和连续可见激光，聚焦透镜支承且经由驱动装置调节处于不同透镜位置，靶材间隔聚焦透镜以接收来自聚焦透镜的脉冲激光和连续可见激光，连续可见激光在靶材上形成聚焦光斑，成像设备朝向第二二向色镜以采集聚焦透镜在不同透镜位置处的聚焦光斑图像，靶材、聚焦透镜、第二二向色镜和成像设备构成聚焦光斑的图像采集光路，控制器连接驱动装置和成像设备，其基于聚焦光斑面积与透镜位置关系生成聚焦光斑面积最小值对应的透镜位置。

技术领域

本发明属于激光诱导等离子体光谱检测领域，特别是一种用于激光诱导等离子体光谱的脉冲激光自动对焦装置及方法。

背景技术

在气候变暖、“碳达峰、碳中和”的全球背景下，电力系统的低碳化、绿色化升级势在必行。目前，SF₆断路器因其优异的绝缘性能和灭弧性能在110kV及以上电压等级的电力系统中的地位无可替代。但SF₆是一种温室气体，其单分子的温室效应是CO₂的23900倍，是《京都议定书》明确规定的需要严格限制排放的六种温室气体之一；因此，寻找一种可以替代SF₆的绿色绝缘气体或者一种可以替代SF₆断路器的绿色无污染的断路器成了研究人员对电力系统进行绿色化升级的重点研究方向。真空断路器是一种将真空作为绝缘介质的断路器，天然具有绿色无污染的优点，而且具有故障率、维修简单、开断能力强等优点，是SF₆断路器的理想替代者。但是目前缺乏对高压真空断路器进行真空度在线检测的有效手段，大大限制了126kV输电等级真空断路器的大规模推广。基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测技术有望实现真空开关的在线检测，其原理是来源于LIBS技术，即激光诱导等离子体击穿光谱，利用高能纳秒脉冲激光轰击真空开关屏蔽罩，诱导产生激光等离子体，通过采集分析激光等离子体信息，提取等离子体特征参量，根据特征参量得到真空度信息。但是，激光诱导等离子体是一个十分复杂的过程，受脉冲激光聚焦位置的影响；同时，在实际工况下，真空灭弧室被封装在GIS内部极弱光环境下，无法确切知道屏蔽罩与GIS外壳的距离，难以将脉冲激光聚焦在真空灭弧室的屏蔽罩上，这大大限制了基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测技术的实际使用，也制约了真空开关断路器在高压、特高压输电等级电网中的大规模使用。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在问题，本发明提出一种用于激光诱导等离子体光谱的脉冲激光自动对焦装置及方法，解决现有技术无法实现脉冲激光准确聚焦于弱光甚至无光环境下未知准确距离的靶材上的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种用于激光诱导等离子体光谱的脉冲激光自动对焦装置包括，

脉冲激光器，其生成激光诱导等离子体光谱的脉冲激光，

连续可见光激光器，其生成连续可见激光，

第一二向色镜，其分别接收所述脉冲激光和连续可见激光，

第二二向色镜，其间隔所述第一二向色镜设置以接收来自第一二向色镜的脉冲激光和连续可见激光，

聚焦透镜，其间隔所述第二二向色镜设置以接收来自第二二向色镜的脉冲激光和连续可见激光，聚焦透镜支承且经由驱动装置调节处于不同透镜位置，

靶材，其间隔所述聚焦透镜以接收来自聚焦透镜的脉冲激光和连续可见激光，连续可见激光在所述靶材上形成聚焦光斑，其中，脉冲激光器、第一二向色镜、第二二向色镜、聚焦透镜和靶材构成脉冲激光的LIBS光路，连续可见光激光器、第一二向色镜、第二二向色镜、聚焦透镜和靶材构成连续可见激光的聚焦光路，