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专利名称：激光成像SF₆气体泄漏定位系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对无色无味产生温室效应的SF6气体的定位漏点检测技术，特 别是一种激光成像SF6气体泄露定位系统。
背景技术：
SF6气体是目前发现的六种温室气体之一。现在全球每年生产的大约12000吨SFs气体 中，约有一半以上用于电力工业，而在电力工业中，高压开关设备约占用气量的8()%以上。 在高压电器制造行业使用着大量的SF6气体，但是由于使用、管理以及没有先进检测设备对 其进行检测，导致大量的Sl、气体及在高温电弧作用下产生的有毒分解物排放到大气中，给 人类赖以生存的环境带来污染和破坏，同时给SF6电器设备的正常运行和人们身体健康带來 不利影响。目前对SFs电器设备检漏和査找漏点常用做法是，将高压电力设备停电，用塑料 薄膜将电力设备的瓷套、法兰、密封圈、接头等所有可能发生泄漏的位置分段密封包扎，24 小时后再用8[''6检漏仪测试在哪一段有81'、气体，使用该方法的缺点有l.需要高压电力设 备停电，而电力系统高压设备停电是非常难的事；2.需要投入大量的人力和物力，如调度、 检修、安全、指挥等；3.即使找到在哪一段泄漏，要在这一段精确定位漏点也决非容易的事 情，在以往的实践中，很多电器设备因找不到漏点只好报废，造成了很多的浪费。目前SFs 检漏仪的原理是捕捉卤素气体，不是针对SF6气体，导致长期稳定性不高，其灵敏度易受环 境湿度的影响。最关键的是不能带电测试！
为了电力设备的安全运行、避免电力设备的事故、减少设备的维护费用、保护维护人员
的身体健康，开发一种能以成像方式远距离彩色醒目定位电力设备S「'6漏点的仪器就显得尤
为重要。
中国实用新型专利200810059532. 7在中国实用新型专利200720069949. 2和 200520071627. 2的基础上公开了六氟化硫激光成像检测仪的技术方案，包括控制系统单元、 成像单元、激光器单元和显示单元。成像单元和激光器单元为分体设计。实现了远距离、非 接触、快速、准确检测六氟化硫气体微量泄漏，并解决了中国实用新型专利2007200(39949. 2和200520071627.2体积庞大、携带和使用不方便的缺l始，但是&于该设备果用红外成像组 件和激光器分体设计，导致该仪器灵敏度不高、检测距离不远。尤其是是黑白图像，不能对 泄漏的SF6气体进行彩色处理，导致现场检测不醒目，同时没有对核心部件红外探测器激光 损伤进行保护，限制了该仪器的现场实际应用。中国实用新型专利加(W 100595:52. 7公开的 设备在对远距离目标和微小泄漏点不能彩色醒R定位且红外探测器激光损伤没有保护的缺 陷，

实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足，而提供一种不但能实现带电非接触、直 观成像检测出六氟化硫微量泄漏，而且具有灵敏度高、体积小、性价比高的特点，关键能够
实现对泄漏的S卜'6气体进行彩色醒目处理，同时对核心部件红外探测器激光损伤进行保护，
真rn实现变电站设备状态定位sF6漏点的激光成像SF6气体泄漏定位系统。
为了达到上述目的，本实用新型专利的一种激光成像Sh气体泄漏定位系统，它包括开
关电源、激光器、红外成像单元、可见光成像单元、激光发射器、中央处理单元和显示器， 其特征是激光器与开关电源相连并通过开关电源供电，在激光器前端设有激光发射镜头，激
光器发射的激光通过此激光发射镜头发出；红外成像单元与所述开关电源相连并屮丌关电源 供电；在红外成像单元前端设有红外接收镜头，设备反射的激光和设备本身发射的红外光通 过该镜头进入红外成像单元；可见光成像单元与所述开关电源相连并由开关电源供电；在可 见光成像单元前端设有可见光接收镜头，使外界可见光光线通过该镜头进入可见光成像单 元；激光发射器与所述开关电源相连并由开关电源供电，激光发射器发射红色圆斑点，用于 指示测试位置和定位泄漏位置；红外成像单元、可见光成像单元的输出信号与中央处理单元 相连。并对红外成像单元输出的数字信号进行处理，将处理好的红外图像和可见光图像相叠 加；显示器与屮央处理单元的输出相连，显示其输出结果。
所述激光发射镜头可以是两片镀硬碳膜的锗镜片(Znse)材料凹透镜；所述红外接收镜头
可以是远距离长焦镜头，在远距离长焦镜头上镀有远红外窄带滤光片；所述红外成像单元包 括红外成像装置、灵敏度提高单元和像素增加处理单元；所述中央处理单元包括激光器 发射强度控制单元、SF6气体彩色定位单元、图像叠加控制单元、中心处理和控制单元，在 所述的中心处理和控制单元上连接有存储图片的SD卡和连接视频的视频接口。红外探测器对10.56um的长波红外线敏感，-如果能量太强的话很智易撗伤，国内其他实 用新型目能都没有解决好此技术难题，本实用新型利用中央处理单元中C02激光器发射激光 强度控制单元对红外成像单元输出的数字信号进行分析判断，根据数字信号的强弱联动C02 激光器，控制C02激光器能量输出，保证红外探测器不会被强激光损伤。
六氟化硫(SF6)气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其突出的特点是对中心波长为 10.56um的红外线吸收能力很强，本系统正是利用了 SF6气体的这种光谱特性，由系统主动 发射10.56um红外线，该红外线经检测目标吸收和辐射后由系统红外处理单元接受红外线， 再经过中央处理中心处理，以彩色成像方式显示SF6气体泄漏。本实用新型提供的激光成像 SF6气体泄漏定位系统，提高了激光成像SF6气体泄漏定位系统检测灵敏度和红外探测器损 伤保护及SF6气体伪彩色醒目定位。

图1是激光成像SF6气体泄漏定位系统原理框图； 图2是红外接收镜头原理框图； 图3是红外成像单元原理框图4是屮心处理器原理框图。
其中开关电源l、 C02激光器2、激光发射镜头3、可见光接收镜头4、可见光成像单 元5、红外接收镜头6、第一锗镜片6-1、第二锗镜片6-2、窄带滤光片6-3、红外成像单元7、 激光发射器8、中央处理单元9、激光器发射强度控制单元9-1 、 SF6气体彩色定位单元9-2、 图像叠加控制单元9-3和中心处理控制单元9-4、 SD卡IO、显示器11、视频接口 11-1、红 外成像装置12、灵敏度提高单元13、像素增加处理单元14。.
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一歩的描述。
实施例
如图t所示，本实施例描述的激光成像SF6气休泄漏定位系统，它包括开关电源l、激
光器2、红外成像单元7、可见光成像单元5、激光发射器8、中央处理单元9和显示器11, 其特征是激光器2与开关电源1相连并通过开关电源1供电，在激光器2 i'l/端设有激光发射
镜头3,激光器2发射的激光通过此激光发射镜头3发出红外成像单元7与所述开关电源
51相连并山丌关电源1供电；在红外成像单元7前端设有红外接收镜头6， i设备反射的激光 和设备本^发射的红外光通过该红外接收镜头6进入红外成像单元7;可见光成像单元5与 所述丌关电源1相连并由开关电源1供电；在可见光成像单元5前端设有可见光接收镜头4， 使外界可见光光线通过该可见光接收镜头4进入可见光成像单元5;激光发射器8与所述开 关电源1相连并山开关电源1供电，激光发射器8发射红色圆斑点，用于指示测试位置和定 位泄漏位置；红外成像单元7、可见光成像单元5的输出信号与中央处理单元9相连。并对 红外成像单元7输出的数字信号进行处理，将处理好的红外图像和可见光图像相叠加；显示 器II与中央处理单元9的输出相连，显示其输出结果。
所述激光发射镜头3可以是两片镀硬碳膜的锗镜片Znse材料凹透镜；如图2所示，所 述红外接收镜头6可以是远距离长焦镜头，在远距离长焦镜头上镀有远红外窄带滤光片6-3; 如图3所示，所述红外成像单元7包括红外成像装置12、灵敏度提高单元13和像素增加 处理单元14;如图4所示，所述中央处理单元9包括激光器发射强度控制单元9-1、 SF6 气体彩色定位单元9-2、图像叠加控制单元9-3、中心处理和控制单元9-4，在所述的中心处 理和控制单元9-4上连接有存储图片的SD卡10和连接视频的视频接口 11-1。
C02稳频强风制冷激光器发射出连续的激光，激光光谱范围为10.56um。出射的激光首 先经过激光发射镜扩束放大，形成一个大的、均匀的照射面，该照射面即为待检测目标区。 光路一，目标区辐射或反射的远红外射线经红外接收镜头6后照射到红外成像装置12的红 外探测器上，红外探测器将光信号转换为电信号，后经红外成像装置12上AD转换为数字 信号。其中AD转换后的数据为本系统中的灰度信号。然后红外成像单元7对灰度信号进行 两点校正、滤波和图像增强等多种图像处理，提高温度分辨率和增加像数，然后将复合成数 字视频信号传递给中央处理单元9,中央处理单元9根据红外成像单元输入的数字信号判断 红外探测器能否承受发射的激光强度，如果超出红外探测器承受范围，中央处理单元9将对 自动C02激光器2进行控制，将C02激光器2发射能量调低10个能量级，如果低于红外探 测器承受范围，中央处理单元9将自动对C02激光器2进行控制，将C02激光器2发射能 量调高10个能量级，直到SFe气体清晰可见，从而避免人为判断激光发射器8发射激光的 强弱，完全杜绝红外探测器激光损伤。光路二，目标区可见光光线通过可见光接收镜头4,经可见光成像单元5转化为数字视频信号传递给中央处理单元99。中央处—理单元9对接收到 的红外数字视频信号进行微抖、两点校正等多种算法，精确判断出SFs气体覆盖区域，同时 对SF6气体进行伪彩色处理，用醒目的红外或绿色进行标识，伪彩共有七种色彩选择。SF6 气体经彩色定位处理后和可见光数字视频信号进行迭加与复合后输出给高解晰度寻像器上 进行显示，检测工程师通过显示屏直观的看到检测区域内是否有SF6气体泄漏，SFe气体为 醒目的彩色。同时该系统激光发射器8发射圆形激光点进行泄漏点定位，定位误差lmm。
由于各单元的实施在本实用新型公开的技术提示下，本专业的技术人员就能再现，所以 在此不再详细描述。
权利要求1、一种激光成像SF6气体泄漏定位系统，它包括开关电源、激光器、红外成像单元、可见光成像单元、激光发射器、中央处理单元和显示器，其特征是激光器与开关电源相连并通过开关电源供电，在激光器前端设有激光发射镜头，激光器发射的激光通过此激光发射镜头发出；红外成像单元与所述开关电源相连并由开关电源供电；在红外成像单元前端设有红外接收镜头，设备反射的激光和设备本身发射的红外光通过该镜头进入红外成像单元；可见光成像单元与所述开关电源相连并由开关电源供电；在可见光成像单元前端设有可见光镜头，使外界可见光光线通过该镜头进入可见光成像单元；激光发射器与所述开关电源相连并由开关电源供电，红外成像单元、可见光成像单元的输出信号与中央处理单元相连。显示器与中央处理单元的输出相连。
2、 根据权利要求1所述的一种激光成像SF6气体泄漏定位系统，其特征在于所述激光发射镜 头是两片镀硬碳膜的锗镜片材料凹透镜。
3、 根据权利要求1或2所述的一种激光成像SF6气体泄漏定位系统，其特征在于所述红外接 收镜头是远距离长焦镜头，在远距离长焦镜头上镀有远红外窄带膜。
4、 根据权利要求1或2所述的一种激光成像SF6气体泄漏定位系统，其特征在于所述红外成 像单元包括红外成像装置、灵敏度提高单元和像素增加处理单元。
5、 根据权利要求3所述的一种激光成像SF6气体泄漏定位系统，其特征在于所述红外成像单 元包括红外成像装置、灵敏度提高单元和像素增加处理单元。
6、 根据权利要求1或2所述的一种激光成像SF6气体泄漏定位系统，其特征在于所述中央处 理单元包括激光器发射强度控制单元、SF6气体彩色定位单元、图像叠加控制单元、中 心处理和控制单元，在所述的中心处理和控制单元上连接有存储图片的SD卡和连接视频 的视频接口。
专利摘要本实用新型公开了一种激光成像SF₆气体泄漏定位系统，它包括开关电源、激光器、红外成像单元、可见光成像单元、激光发射器、中央处理单元和显示器，激光发射器、可见光成像单元、红外成像单元、激光器与开关电源相连并通过开关电源供电，在激光器前端设有激光发射镜头，在红外成像单元前端设有红外接收镜头，在可见光成像单元前端设有可见光接收镜头。本实用新型专利的一种激光成像SF₆气体泄漏定位系统，不但能实现带电非接触、直观成像检测出六氟化硫微量泄漏，而且具有灵敏度高、体积小、性价比高的特点，关键能够实现对泄漏的SF₆气体进行彩色醒目处理，同时对核心部件红外探测器激光损伤进行保护，真正实现变电站设备状态定位SF₆漏点。
文档编号G01M3/38GK201322680SQ200820167479
公开日2009年10月7日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者江 洪, 邓丰涛, 黄红友 申请人:浙江红相科技有限公司