一种六氟化硫高压检测系统技术方案

本发明专利技术一种六氟化硫高压检测系统，包括激光发射器、电光调制器、光栅、透镜、光声腔、能量测量仪和计算机单元；通过利用光声气体检测技术对六氟化硫气体进行检测，光声气体检测技术是基于不同气体在红外波段有不同的特征吸收光谱，六氟化硫的红外特征光谱在10.55μm左右，通过激光射入光声腔内检测气体，对穿过检测气体的激光进行能量计算，激光的变化来检测气体中是否有六氟化硫泄漏；并通过光声腔内能量变化产生振动变化的检测来检测气体是否有六氟化硫泄；这种检测系统检测灵敏度高，反应快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测装置，特别涉及一种六氟化硫高压检测系统。
技术介绍
六氟化硫(SF6)气体是一种无毒、无色、无味，在常温下无腐蚀性的惰性气体，具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料，具有良好的绝缘性能和灭弧性能。目前电力系统中装设有大量的SF6电气绝缘设备，但是由于存在设计、制造、安装以及运行维护不当等原因，可能会造成高压电气设备SF6气体的泄漏。高压电气设备SF6气体泄漏会产生如下问题：SF6气体在电弧、局部放电以及高温等因素的作用下分解产生的分解物与泄漏进来的水分反应会产生如HF、SOF2、S2F2、SO2、SF4等腐蚀性极强的酸性物质，会对设备的金属元件以及密封绝缘材料产生腐蚀作用，影响设备的机械性能，缩短设备的使用寿命，降低设备的绝缘能力，其毒性也会对运行维护人员的人身安全造成巨大的危害；SF6气体具有强烈温室效应，温室效应是CO2的23900倍；SF6气体在压强为101.325kPa、气温20℃时的密度为6.16g/L，而只在这个条件下它才具有优异的绝缘、灭弧性能，但是设备的泄漏将会对气体的压强产生影响，从而对气体的密度值产生影响。
技术实现思路
为此，需要提供一种对高压电气设备六氟化硫气体泄漏进行检测的装置。为实现上述目的，专利技术人提供了一种六氟化硫高压检测系统，包括激光发射器、电光调制器、光栅、透镜、光声腔、能量测量仪和计算机单元；所述激光发射器的发射端对着电光调制器的输入端，所述电光调制器的输出端对着光栅的一侧，所述光栅的另一侧对着光声腔的激光入口，所述透镜设置在光栅与光声腔激光入口之间，所述光声腔的激光出口对着能量测量仪，所述能量测量仪连接计算机单元；所述激光发射器用于发射波长为10.55μm的激光；所述光声腔设有气体入口和气体出口，所述光声腔上设有声音传感器，所述声音传感器连接计算机单元。进一步优化，所述光声腔的激光出口设有半反射镜。进一步优化，所述声音传感器为三个或三个以上，所述声音传感器设置在光声腔的不同位置上。进一步优化，所述光栅与光声腔之间还设有滤波器。进一步优化，所述激光发射器为二氧化碳激光发射器。进一步优化，所述电光调制器为PPLN晶体电光调制器。进一步优化，所述PPLN晶体电光调制器内设有PPLN晶体温控炉。进一步优化，还包括显示屏，所述显示屏连接计算机单元。区别于现有技术，上述技术方案通过利用光声气体检测技术对六氟化硫气体进行检测，光声气体检测技术是基于不同气体在红外波段有不同的特征吸收光谱，六氟化硫的红外特征光谱在10.55μm左右，通过激光器发射器发射波长为10.55μm的激光射入光声腔内检测气体，对穿过检测气体的激光进行能量计算，激光的变化来检测气体中是否有六氟化硫泄漏；并通过光声腔内能量变化产生振动变化的检测来检测气体是否有六氟化硫泄；这种检测系统检测灵敏度高，反应快。附图说明图1为具体实施方式所述六氟化硫高压检测系统的一种结构示意图。附图标记说明：110、激光发射器，120、电光调制器，130、光栅，140、透镜，150、光声腔，151、气体入口，152、气体出口，153、半反射镜，160、声音传感器，170、能量测量仪，180、计算机单元。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。光声气体检测原理是利用气体吸收一强度随时间变化的光束而被加热时所引起的一系列声效应。当某个气体分子吸收一频率为ν的光子后，从基态E0跃迁到激发态E1，则两能量级的能量差为E1-E0＝hv。受激气体分子与气体中任何一分子相碰撞，经过无辐射驰豫过程而转变为相撞的两个分子的平均动能(既加热)，通过这种方式释放能量从尔返回基态。气体通过这种无辐射的驰豫过程把吸收的光能部分地或全部的转换成热能而被加热。如果入射光强度调制的频率小于该驰豫过程的驰豫频率，则这光强的调制就会在气体中产生相应的温度调制。根据气体定律,封闭在光声腔150内的气体温度就会产生与光强调制频率相同的周期性起伏。也就是说,强度时变的光束在气体试样内激发出相应的声波,用传声器便可直接检测该信号。请参阅图1，本实施例一种六氟化硫高压检测系统，包括：激光发射器110、电光调制器120、光栅130、透镜140、光声腔150、能量测量仪170和计算机单元180；所述激光发射器110的发射端对着电光调制器120的输入端，所述电光调制器120的输出端对着光栅130的一侧，所述光栅130的另一侧对着光声腔150的激光入口，所述透镜140设置在光栅130与光声腔150激光入口之间，所述光声腔150的激光出口对着能量测量仪170，所述能量测量仪170连接计算机单元180；所述光声腔150设有气体入口151和气体出口152，所述光声腔150上设有声音传感器160，所述声音传感器160连接计算机单元180。通过利用不同气体在红外波段有不同的特征吸收光谱，六氟化硫的红外特征光谱在10.55μm左右；通过激光发射器110发射特定波长10.55μm的激光，激光通过电光调制器120，通过电光调制器120对激光进行强度调制，激光再经过光栅130，利用光栅130的衍射效果辅助电光调制器120对激光进行调制，激光通过透镜140聚集后进入光声腔150，检测气体通过光声腔150上的气体入口151进入光声腔150内，并通过光声腔150上的气体出口152进行排出，当激光穿过检测气体，根据光声气体检测原理，通过激光的强度变化，检测气体吸收的能量，从而检测检测气体中是否有六氟化硫泄漏；而且强度时变的光束在气体试样内激发出相应的声波，通过声音传感器160检测光声腔150内的声波信号，更精准判断检测气体中是否有六氟化硫泄漏。在本实施例中，所述光声腔150包括两个腔室，两个腔室通过共振管连接，光声腔150的一个腔室上设有气体入口151和激光入口，另一个腔室设有气体出口152和激光出口。使激光在穿过光声腔150的过程中，使光声腔150内的气体更充分吸收光子，使光声腔150内的反应更明显，使检测结果更精确。在本实施例中，所述光声腔150的激光出口设有半反射镜153。通过在光声腔150内设置半反射镜153，使激光在光声腔150内时间变长，产生的声波信号更强烈，使检测结构更精确。在本实施例中，所述光栅130与光声腔150之间还设有滤波器。通过在光栅130与光声腔150之间设置滤波器，对发射的激光进行过滤，过滤波长不符合的光束，进一步使检测更精确。在本实施例中，所述声音传感器160为四个，所述声音传感器160设置在光声腔150的不同位置上，其中两个设置分别设置在光声腔150的两个腔室上，最后两个设置在共振管上。光声腔150不同位置上声波信号强度不一样，在不同位置设置多个声音传感器160，对不同位置的声波信号进行采集，使检测结果更精确。在本实施例中，所述激光发射器110为二氧化碳激光发射器。二氧化碳激光发射器的谐振腔常用平凹腔，二氧化碳激光发射器反射镜用K8光学玻璃或光学石英，经加工成大曲率半径的凹面镜，镜面上镀有高反射率的金属膜——镀金膜，在波长10.55μm处的反射率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六氟化硫高压检测系统，其特征在于，包括激光发射器、电光调制器、光栅、透镜、光声腔、能量测量仪和计算机单元；所述激光发射器的发射端对着电光调制器的输入端，所述电光调制器的输出端对着光栅的一侧，所述光栅的另一侧对着光声腔的激光入口，所述透镜设置在光栅与光声腔激光入口之间，所述光声腔的激光出口对着能量测量仪，所述能量测量仪连接计算机单元；所述激光发射器用于发射波长为10.55μm的激光；所述光声腔设有气体入口和气体出口，所述光声腔上设有声音传感器，所述声音传感器连接计算机单元。

【技术特征摘要】
1.一种六氟化硫高压检测系统，其特征在于，包括激光发射器、电光调制器、光栅、透镜、光声腔、能量测量仪和计算机单元；所述激光发射器的发射端对着电光调制器的输入端，所述电光调制器的输出端对着光栅的一侧，所述光栅的另一侧对着光声腔的激光入口，所述透镜设置在光栅与光声腔激光入口之间，所述光声腔的激光出口对着能量测量仪，所述能量测量仪连接计算机单元；所述激光发射器用于发射波长为10.55μm的激光；所述光声腔设有气体入口和气体出口，所述光声腔上设有声音传感器，所述声音传感器连接计算机单元。2.根据权利要求1所述六氟化硫高压检测系统，其特征在于，所述光声腔的激光出口设有半反射镜。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学军，陈卯，林清华，林建洪，汤华锋，
申请(专利权)人：莆田学院，
类型：发明
国别省市：福建;35