專利名稱：基于紅外熱像技術的sf6氣體泄漏激光成像儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種不可見溫室效應氣體的SF6氣體成像檢測技術領域，尤其涉及到對 Sl，'6氣體設備泄漏點進行快速精確定位的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀。
背景技術：
SF6即六氟化硫是一種不可見、無色、無味、無毒的惰性氣體，具有優(yōu)異的絕緣和滅弧 性能，在當今l()kv以上的輸配電開關設備和航天等特殊設備中已獲得廣泛的應用。'SF6氣 休是溫室效應氣體，SF6氣體分子對溫室效應具有巨大的危害性，這是因為SF6氣休一個 分子對溫室效應的影響為C02分子的25000倍，同時，排放在大氣中的S「6氣體壽命特 長，約MO()年?，F(xiàn)今，每年排放到大氣中的C02氣體約210億噸，而每年排放到大氣中 的SF6氣體相當于1.25億噸C02氣體。另外SF6氣體經(jīng)過分斷電流就變成了劇毒氣體四 氟化硫、氟化硫、氟化氫、二氧化硫等。所以如何將不可見的SF6氣體用成像的方式快速、 安全的檢測出來就變的至關重要。
目前， 一般的SF6氣體泄漏檢測方法有包扎法、肥皂泡法、定性定量檢測儀、半導體 傳感器法等。檢測時需要工作人員身體需要接觸設備，傳統(tǒng)方法有以下缺點不可見、不安 全、不可靠、效率低、代價大。
中國實用新型專利200810059532. 7在中國實用新型專利2007200699.19. 2和 200520071627. 2的基礎上公開了六氟化硫激光成像檢測儀的技術方案，包括控制系統(tǒng)單元、 成像單元、激光器單元和顯示單元。成像單元和激光器單元為分體設U。實現(xiàn)了遠距離、非 接觸、快速、準確檢測六氟化硫氣體微量泄漏，并解決了中國實用新型專利200720069949. 2 和200520071627.2體積龐大、攜帶和使用不方便的缺陷，但是由于該設備自始自終都是掛 在人身上，由于人站立時不可抗拒的不穩(wěn)定性，造成該設備無法對目標圖像數(shù)據(jù)進行連續(xù)、 一致、長時間的傳輸，這在一個圖像數(shù)據(jù)至關重要的領域是不能忍受的，在實際操作中的確 影響了該激光成像儀性能的發(fā)揮和應用。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為了解決上述技術的^F足而提供"種不但能實現(xiàn)遠距離、非接觸、 快速準確檢測出六氟化硫微量泄露，而且具有體積小、攜帶和使用方便、能長時間對同一設 備進行連續(xù)的監(jiān)測并保存圖像、抗強電磁場干擾、性價比高的特點，關鍵能夠實現(xiàn)可見光與 紅外圖像融合，迅速查找到漏點的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀。
為了達到上述目的，本實用新型提供的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀， 它包括C02激光器、擴散鏡、紅外鏡頭、紅外組件、可見光模塊、激光指示器、鍵盤、TFT LCD、尋像器、主控模塊、開關電源，它由紅外成像和可見光成像及圖像融合的雙光路系統(tǒng) 成像；可見光成像由可見光模塊組成，可見光成像可彌補紅外成像的缺陷，通過可見光與紅 外圖像融合和對比，迅速精確定位泄漏點，紅外成像由紅外鏡頭和紅外組件組成；并且由TFT LCD和高解析度尋像器實現(xiàn)雙屏顯示。
為了實現(xiàn)對C02激光器輸出能量的控制，C02激光器輸出能量信號與主控模塊控制連 接，并由主控模塊和擴散鏡實現(xiàn)調節(jié)；為了更好地實現(xiàn)擴散鏡對激光能量進行擴散和匯聚， 擴故鏡的擴散角和紅外鏡頭視場角 一致。
為了保證對圖像及信息的處理速度和方便使用，實現(xiàn)拍照、錄像數(shù)據(jù)的存儲，在主控模 塊上連接有內置式大容量SD卡和外掛式大容量硬盤。在主控模塊上還連接山網(wǎng)絡端口。網(wǎng) 絡端口的使用，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，使遠程故障診斷成為可能。其特征在于在開關電源上設有 一號風扇，在內置式大容量SD卡旁設有二號風扇，使用了雙冷卻的一號風扇和二號風扇， 更好的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
六氟化硫(SF6)氣體具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，其突出的特點是對中心波長為 10.56um的紅外線吸收能力很強，本系統(tǒng)正是利用了 SF6氣體的這種光譜特性，由系統(tǒng)主動 發(fā)射10.56um紅外線，該紅外線經(jīng)設備吸收和輻射后系統(tǒng)紅外模塊接受紅外線，再經(jīng)過系統(tǒng) 處理，以成像方式顯示SF6氣體泄漏。利用本系統(tǒng)巡檢時，若有SF6氣體泄漏，則SF6氣體 部位表現(xiàn)為灰度值低，而沒有SF6氣體的背景的灰度值高，則在視頻顯示中表現(xiàn)為黑煙(視 頻顯示為白熱)或白煙(視頻顯示為黑熱)；若無SF6氣體泄漏，則視頻顯示」下常。
本實用新型提供的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，圖像采集系統(tǒng)主要為 紅外圖像傳感器和可見光圖像傳感器雙線路輸入，由操作者選擇顯示模式紅外模式、可見光模式、紅外可見光疊加模式。可見光模式有利于設備定位，紅》卜模式觀看sre氣體，紅外
可見光疊加模式對S「6氣體泄漏點精確定位。
控制系統(tǒng)部分采用了高端數(shù)字圖像處理器，能實時完成對圖像數(shù)據(jù)的各種運算、切換、 并輸出到顯示系統(tǒng)。配合顯示系統(tǒng)和按鍵實現(xiàn)人機交互對激光能量的控制、對顯示模式的 切換、并實現(xiàn)拍照、錄像、播放、存儲、傳輸?shù)裙δ堋?br> 雙冷卻系統(tǒng)主要對電源系統(tǒng)和激光器進行降溫，保證電源系統(tǒng)和激光器長吋間工作。
數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)采用外掛式大容量硬盤和內置式大容量si)卡，儀器采用內置式大容量si) 卡，功能更完整。
數(shù)據(jù)實時在線傳輸系統(tǒng)主要使用網(wǎng)絡接口并添加上層網(wǎng)絡協(xié)議，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，使遠 程故障診斷成為可能。


圖1是基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏檢測儀原理框圖； 圖2是紅外組件原理框圖。
其中 一號風扇1、 C02激光器2、擴散鏡3、紅外鏡頭4、紅外組件5、可見光模塊6、 激光指示器7、鍵盤8、尋像器9、主控模塊IO、開關電源ll、 二號風扇12、 SD卡(13)、網(wǎng) 絡端口(14) 、 TFTLCD15。
具體實施方式
下面通過實施例結合附圖對本實用新型作進一歩的描述。
實施例
如圖l、圖2所示，本實施例提供的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，它 包括C02激光器2、擴散鏡3、紅外鏡頭4、紅外組件5、可見光模塊6、激光指示器7、鍵 盤8、 TFTLCD15、尋像器9、主控模塊10、開關電源ll，它由紅外成像和可見光成像及圖 像融合的雙光路系統(tǒng)成像；可見光成像由可見光模塊6組成，可見光成像可彌補紅外成像的 缺陷，通過可見光與紅外圖像融合和對比，迅速精確定位泄漏點，紅外成像由紅外鏡頭4和 紅外組件5組成；并且由TFT LCD15和高解析度尋像器9實現(xiàn)雙屏顯示。
為了實現(xiàn)對C02激光器2輸出能量的控制，C02激光器2輸出能量信號與主控模塊10控制連接，并由主控模塊10和擴散鏡3實現(xiàn)調節(jié)；」為了更好地實現(xiàn)擴散鏡3對激光能量進 行擴散和匯聚，擴散鏡3的擴散角和紅外鏡頭4視場角一致。
為了保證對圖像及信息的處理速度和方便使用，實現(xiàn)拍照、錄像數(shù)據(jù)的存儲，在主控模 塊10上連接有內置式大容量SD卡13和外掛式大容量硬盤。在主控模塊10上還連接由網(wǎng)絡 端口 14。網(wǎng)絡端口 14的使用，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，使遠程故障診斷成為可能。另外，在丌關 電源11上設有一號風扇1，在內置式大容量SD卡13旁設有二號風扇12,使用了雙冷卻的 一號風扇1和二號風扇12,更好的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
C02穩(wěn)頻強風制冷激光器發(fā)射出連續(xù)的激光，激光光譜范圍為10.51um~10.60um。出射 的激光首先經(jīng)過擴散鏡擴束放火，形成一個大的、均勻的照射而，該照射而即為待檢測t〖l標 區(qū)。光路一，目標區(qū)輻射或反射的遠紅外射線經(jīng)紅外鏡頭后照射到紅外組件的紅外探測器上， 紅外探測器將光信號轉換為電信號，后經(jīng)紅外組件上AD轉換為數(shù)字信號。其中AD轉換后 的數(shù)據(jù)為本系統(tǒng)中的灰度信號。然后后續(xù)電路對灰度信號進行兩點校正、濾波和圖像增強等 多種圖像處理，然后將復合成數(shù)字視頻信號傳遞給主控模塊。光路二，目標區(qū)可見光光線通 過可見光CCD,經(jīng)可見光模塊成像轉化為數(shù)字視頻信號傳遞給主控模塊。主控模塊對接收到 的紅外數(shù)字視頻信號和可見光數(shù)字視頻信號進行迭加與復合后輸出給TFT LCD和高解析度 尋像器上進行雙屏顯示，檢測工程師通過顯示屏直觀的看到檢測區(qū)域內是否有SF6氣體泄漏， 如果設備有漏點，用戶可通過按鍵選擇錄像、拍照及顯示方式等。
權利要求1、一種基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，它包括一號風扇(1)、CO2激光器(2)、擴散鏡(3)、紅外鏡頭(4)、紅外組件(5)、可見光模塊(6)、激光指示器(7)、鍵盤(8)、TFTLCD(15)、尋像器(9)、主控模塊(10)、開關電源(11)和二號風扇(12)，其特征是它由紅外成像和可見光成像及圖像融合的雙光路系統(tǒng)成像；可見光成像由可見光模塊(6)組成，紅外成像由紅外鏡頭(4)和紅外組件(5)組成；并且由TFT LCD(9)和高解析度尋像器(10)實現(xiàn)雙屏顯示。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于C02激 光器(2)輸出能量信號與主控模塊(10)控制連接，并由主控模塊(10)和擴散鏡(3)實現(xiàn) 調節(jié)。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于擴 散鏡(3)的擴散角和紅外鏡頭(4)視場角一致。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征是在主 控模塊(10)上連接有內置式大容量SD卡(13)和外掛式大容量硬盤。
5、 根據(jù)權利要求3所述的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征是在主控模 塊(10)上連接有內置式大容量SD卡(13)和外掛式大容量硬盤。
6、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于紅外熱像儀的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于在主 控模塊(10)上連接由網(wǎng)絡端口 (14)。
7、 根據(jù)權利要求3所述的基于紅外熱像儀的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于在主控模 塊(10)上連接由網(wǎng)絡端口 (14)。
8、 根據(jù)權利要求4所述的基于紅外熱像儀的SF6氣體泄漏激光成像儀,其特征在于在主控模 塊(10)上連接由網(wǎng)絡端口 (14)。
9、 根據(jù)權利要求5所述的基于紅外熱像儀的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于在主控模 塊(10)上連接由網(wǎng)絡端口 (14)。
10、 根據(jù)權利要求9所述的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于在 開關電源(11)上設有一號風扇(1)，在內置式大容量SD卡(13)旁設有二號風扇(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，它包括CO2激光器、擴散鏡、紅外鏡頭、紅外組件、可見光模塊、激光指示器、鍵盤、TFT LCD、尋像器、主控模塊、開關電源，它由紅外成像和可見光成像及圖像融合的雙光路系統(tǒng)成像；可見光成像由可見光模塊組成，紅外成像由紅外鏡頭和紅外組件組成；并且由TFT LCD和高解析度尋像器實現(xiàn)雙屏顯示。這種基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀，不但能實現(xiàn)遠距離、非接觸、快速準確檢測出六氟化硫微量泄露，而且具有體積小、攜帶和使用方便、能長時間對同一設備進行連續(xù)的監(jiān)測并保存圖像、抗強電磁場干擾、性價比高的特點，關鍵能夠實現(xiàn)可見光與紅外圖像融合，迅速查找到漏點的基于紅外熱像技術的SF6氣體泄漏激光成像儀。
文檔編號G01M3/00GK201322681SQ20082016748
公開日2009年10月7日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權日2008年11月17日
發(fā)明者江 洪, 鄧豐濤, 黃紅友 申請人:浙江紅相科技有限公司