[发明专利]基于CO2激光器的便携式SF6泄漏遥测仪

说明书

技术领域

本发明属于SF₆气体检测技术领域，尤其涉及一种基于CO₂激光器的便携式SF₆泄漏遥测识别装置。

背景技术

SF₆作为新一代绝缘和灭弧气体介质，被广泛应用于各种电力设备，但是SF₆电气设备常常由于产品质量、元件老化和外力损坏等原因发生气体泄漏。SF₆气体泄漏会引发一些事故，造成电气设备不能操作，影响设备的可靠性和人员安全；SF₆气体属于一种温室气体，发生SF₆泄漏会污染和破坏大气环境，增加温室效应。从保护环境、保障电网安全、保证工作人员身体健康的任何角度分析，SF₆气体泄漏检测都显得非常重要。

目前应用于检测电气设备SF₆泄漏的分析方法主要有采用电化学传感器的便携式检漏仪，NDIR技术，红外检漏成像仪和激光检测方法，激光检测方法又包括激光成像技术和激光遥测技术。不同的检测方法中，接触式的电化学传感器或者泵吸式的NDIR技术只测局部的浓度信息，电化学传感器的寿命短，广谱反应，干扰严重；成像类泄漏检测仪需要人工操作，人工识别，不提供定量测量结果，无法实现实时在线测量，对多种气体反应，干扰严重；而其中的激光遥测方法因其可实现遥测，探测灵敏度高而具有广阔的应用前景。

使用激光遥测检测SF₆，目前只有固定式遥测仪。固定式遥测仪在探测目标前方设置反射器，反射器可以使入射的激光大部分原路返回，位于激光器附近的接收装置可以接收到大部分反射回来的光，提高了检测距离和检测精度。辅助目标-反射器同时也限制了激光的传播途径，无法自由遥测。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供一种基于光谱吸收的采用CO₂激光器进行遥测的便携式SF₆泄漏检测系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于光谱吸收的便携SF₆泄漏遥测系统，包括MCU、所述MCU连接波长调节器和ADC，所述波长调节器右方为激光器，所述激光器同轴方向设有准直透镜、斩波器和探测目标。所述激光器下方接收装置，所述接收装置包括聚焦透镜、滤光片和探测器，所述探测器连接ADC。

作为优选方案：

所述激光器选择小型二氧化碳激光器，选择可以发出10.3-10.8μm波长的大功率CO₂激光器。

控制波长调节器调节CO₂激光器发出不同波长的激光，一种波长作为测量波长，另一种波长作为参考波长。

所述探测器选择可以探测10.6μm附近波长的探测器。

所述准直透镜选择非球面透镜。

所述接收装置包括接收透镜、滤光片和信号探测器，其中接收透镜为大口径透镜，更加优选的，所述大口径透镜为红外菲涅尔透镜。

所述滤光片选择10.6μm窄带滤光片。

所述斩波器对CO₂激光器的激光强度进行调制，同时为解调器提供参考信号。

本发明的有益效果为：

(1)实现自由遥测

本系统中选择小型CO₂激光器，极大地减小了仪器的体积，方便手持。波长调节器通过设置温度或者光栅的角度，控制CO₂激光器发出不同波长的激光，一种波长作为测量波长λ_M，SF₆在此波长条件下存在高灵敏度的吸收；另一种波长作为参考波长λ_R，SF₆在此波长条件下不存在吸收。两种波长的传播路径相同，消除了传播路径上的散射、反射等与SF₆无光的非吸收性损失，替代了传统的单独设置参考光路的做法，节省了空间，减小仪器尺寸，使仪器更加便携，可以实现自由遥测。

(2)检测距离远

因为CO₂激光器的准直性好，功率大，工作距离长。所以它可以在开放空间测量，检测范围可以做到近200米。这一点比红外成像和激光成像技术的距离都远。

(3)测量过程自动化

激光遥测是定量测量，量化泄漏的程度。测量数据可以传送和交流，便于集中管理。对于发生的泄漏即刻报警，并采取通风措施，紧急修复。自动化程度高。

(4)测量结果更具全局性