專利名稱：一種六氟化硫濃度的雙光路激光測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力及環(huán)保領(lǐng)域氣體含量測量方法，具體說是涉及一種六 氟化硫濃度的雙光路激光測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
SF6氣體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是一種高電氣強度的氣體絕緣介質(zhì)，具有很好的滅 弧和絕緣性能，故被廣泛地應(yīng)用在高壓變電站的電力設(shè)備中，如SFe高壓斷路器、 SF6封閉組合電器(GIS)等。當(dāng)GIS設(shè)備內(nèi)的SF6氣體發(fā)生泄漏，將使SFe氣 體的濃度和壓力降低，導(dǎo)致其滅弧和絕緣能力降低，設(shè)備的安全運行得不到保 證，嚴(yán)重時將產(chǎn)生重大供電事故。此外，SF6氣體無色、無味，人的感官無法識 別，而且其比重比空氣大， 一旦泄漏將排斥空氣并沉積在室內(nèi)地表上方，對進 入開關(guān)室工作人員的人身安全造成很大威脅。我國《電業(yè)安全工作規(guī)程》特別 規(guī)定，在相關(guān)場所必須安裝02和SF6檢測報警裝置。
目前用于SF6氣體泄露檢測的方法主要有(l)負(fù)電暈放電探測法；(2)紫 外線電離法；(3)聲波檢測法；(4)紅外成像檢測法；(5)光譜吸收檢測法。 其中光譜吸收檢測法測量范圍寬、精度高、穩(wěn)定性好、靈敏度高、成本較紅外 成像檢測法低，適合于大范圍的在線實時檢測。實用新型專利(ZL 200620034423.6)發(fā)明了六氟化硫智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及其六氟化硫氣體激光探測 琴，提出了一種SF6氣體激光探測器，包括激光管、采樣室、采樣通道、光電傳 感器；專利(申請?zhí)?00410103239.8)公開了一種六氟化硫(SF6)氣體檢測 方法，通過紅外光源照射樣品池，在被測處的另一邊設(shè)有光電探測器，通過光 電探測器給出紅外光譜強度的變化量，即可獲得被測處SF6的含量狀況?？傮w來看，上述發(fā)明均采用了一個激光(紅外)光源， 一個探測器，利用SF6氣體對特
定光譜的吸收特性服從朗伯-比爾(Lambert-Beer)，以獲取其含量。但由于普通 激光器輸出的光譜功率穩(wěn)定性差，難以進一步提高設(shè)備的測量精度及穩(wěn)定性。 專利(申請?zhí)?00610040630.7)公開了一種基于激光光譜法的高靈敏SF6大范 圍監(jiān)測儀，安裝有一個電機驅(qū)動的斬波器，斬波器為一表面鍍有金屬膜的轉(zhuǎn)盤， 轉(zhuǎn)盤上有缺口，激光光束經(jīng)轉(zhuǎn)盤上金屬膜反射到達其中一個光強探測器，激光 光束經(jīng)轉(zhuǎn)盤上缺口到達另一個光強探測器。雖然采用了兩個光強探測器以提高 測量精度，但監(jiān)測儀的構(gòu)造較復(fù)雜。因此，針對結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高的SF6 氣體濃度測量方法為主的研發(fā)，實現(xiàn)開關(guān)室環(huán)境的實時監(jiān)測，對于保障SF6設(shè)備 的安全運行乃至電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)具有十分重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種六氟化硫(SF6)濃度的雙光路激光測量裝置及測 量方法，不需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，能進一步提高光譜吸收法的測量精度，克服了現(xiàn) 有光譜吸收檢測法存在的不足。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案和措施是
裝置由C02激光器、原始功率測量光強探測器、空氣輸送泵、SF6氣體濃度 測量光強探測器、氣體分析室、光學(xué)全反射鏡片器B、光學(xué)半波鏡片器、光學(xué)全 反射鏡片器A構(gòu)成，C02激光器發(fā)出的激光光束通過光學(xué)全反射鏡片器B、光 學(xué)半波鏡片器、光學(xué)全反射鏡片器A將器件相連。測量時，C02激光器發(fā)出的 激光光束，經(jīng)過光學(xué)全反射鏡片器B全反射后，進入光學(xué)半波鏡片器，半波鏡 片器將激光器射出的光束分為兩束， 一束到達原始功率測量光強探測器，作為 激光器發(fā)射的原始功率測量，另一束到達SF6氣體濃度測量光強探測器，作為 SF6氣體濃度測量。所述的光學(xué)全反射鏡片器B內(nèi)有光學(xué)全反射鏡片B，與C02激光器發(fā)出的
入射激光光束呈45。設(shè)置；
所述的光學(xué)全反射鏡片器A內(nèi)設(shè)有光學(xué)全反射鏡片A，與入射激光光束呈 45°設(shè)置；
所述的光學(xué)半波鏡片器內(nèi)有半波鏡片，與入射激光光束呈45。設(shè)置。
所述的測量時，C02激光器發(fā)出的激光光束，經(jīng)過光學(xué)全反射鏡片B全反 射后，進入光學(xué)半波鏡片器，設(shè)置于其中的半波鏡片，將激光器射出的光束分 為兩束。 一束到達第一個原始功率測量光強探測器，作為激光器發(fā)射的原始功 率測量，另一束到達SF6氣體濃度測量光強探測器，作為SF6氣體濃度測量。通 過空氣輸送泵讓開關(guān)室內(nèi)抽樣的空氣流過氣體分析室，若空氣中無SF6氣體或由 于激光器輸出的光譜功率不穩(wěn)定，第一個探測器輸出的信號減去第二個光強探 測器輸出的信號為零；若空氣中有SF6氣體，第一個探測器輸出的信號減去第二 個光強探測器輸出的信號不為零，從而實現(xiàn)SF6氣體的高精度測量，消除了激光 器輸出的光譜功率變化的影響。
本發(fā)明的有益效果是采用了光學(xué)半波鏡片將激光器射出的光束分為兩束， 不需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；采用雙光強探測器構(gòu)差分信號輸出，消除了激光器輸出的 光譜功率變化對測量精度的影響。具有結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，工作穩(wěn)定可靠。


圖1是本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖1，詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和實施例。
圖〗中，1是C02激光器，其波長為10.6函，功率為5W; 2是原始功率測
量光強探測器，主要是探測不含SF6氣體的空氣指標(biāo)以及C02激光器1輸出的光譜功率實時值；3是空氣輸送泵，能夠?qū)㈤_關(guān)室內(nèi)抽樣的空氣送入氣體分析室;
4是SF6氣體濃度測量光強探測器；5是氣體分析室；6是光學(xué)全反射鏡片器B;
7是光學(xué)全反射鏡片B， C02激光器1發(fā)出的激光光束以45°的入射角經(jīng)光學(xué)全
反射鏡片B進行全反射；8是光學(xué)半波鏡片器；9是光學(xué)半波鏡片；10是光學(xué)全 及射鏡片器A; ll是光學(xué)全反射鏡片A。
C02激光器1產(chǎn)生的光束經(jīng)光學(xué)全反
射鏡片A 11到達光學(xué)半波鏡片9后分出兩束光束， 一束到達原始功率測量光強 探測器2，另一束經(jīng)光學(xué)全反射鏡片B 7經(jīng)氣體分析室5到達SF6氣體濃度測量 光強探測器4。
測量時，啟動本裝置，原始功率測量光強探測器2輸出的探測空氣指標(biāo)與 SF6氣體濃度測量光強探測器4的輸出探測指標(biāo)相減，如果差值為"0"，說明開 關(guān)室內(nèi)空氣不含SF6氣體；如果差值不為"0"，說明開關(guān)室內(nèi)空氣含有SF6氣體。 為消除C02激光器1輸出的光譜功率變化的影響，原始功率測量光強探測器2 可探測CCM敫光器1輸出的光譜功率實時值，將該實時值與SF6氣體濃度測量 光強探測器4實時值相減，進而排除了 C02激光器1輸出的光譜功率不穩(wěn)定的 影響。
權(quán)利要求
1、一種六氟化硫濃度的雙光路激光測量裝置及測量方法，其特征是裝置由CO2激光器、原始功率測量光強探測器、空氣輸送泵、SF6氣體濃度測量光強探測器、氣體分析室、光學(xué)全反射鏡片器B、光學(xué)半波鏡片器、光學(xué)全反射鏡片器A構(gòu)成，CO2激光器發(fā)出的激光光束通過光學(xué)全反射鏡片器B、光學(xué)半波鏡片器、光學(xué)全反射鏡片器A將器件相連；測量時，CO2激光器發(fā)出的激光光束，經(jīng)過光學(xué)全反射鏡片器B全反射后，進入光學(xué)半波鏡片器，半波鏡片器將激光器射出的光束分為兩束，一束到達原始功率測量光強探測器，作為激光器發(fā)射的原始功率測量，另一束到達SF6氣體濃度測量光強探測器，作為SF6氣體濃度測量。
2、 按照權(quán)利要求1所述的六氟化硫濃度的雙光路激光測量裝置及測量方法，其 特征是所述的光學(xué)全反射鏡片器B內(nèi)有光學(xué)全反射鏡片B，與C02激光器發(fā) 出的入射激光光束呈45°設(shè)置。
3、 按照權(quán)利要求l所述的六氟化硫濃度的雙光路激光測量裝置及測量方法，其 特征是所述的光學(xué)全反射鏡片器A內(nèi)有光學(xué)全反射鏡片A，與入射激光光束 呈45°設(shè)置。
4、 按照權(quán)利要求1所述的六氟化硫濃度的雙光路激光測量裝置及測量方法，其 特征是所述的光學(xué)半波鏡片器內(nèi)有半波鏡片，與入射激光光束呈45。設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六氟化硫濃度的雙光路激光測量方法。裝置由CO₂激光器、原始功率測量光強探測器、空氣輸送泵、SF₆氣體濃度測量光強探測器、氣體分析室、光學(xué)全反射鏡片器B、光學(xué)半波鏡片器、光學(xué)全反射鏡片器A構(gòu)成，光束通過光學(xué)全反射鏡片器B、光學(xué)半波鏡片器、光學(xué)全反射鏡片器A將器件相連。測量時，激光光束，經(jīng)過光學(xué)全反射鏡片器B全反射后，進入光學(xué)半波鏡片器，半波鏡片器將激光器射出的光束分為兩束，一束到達原始功率測量光強探測器，作為激光器發(fā)射的原始功率測量，另一束到達SF₆氣體濃度測量光強探測器，作為SF₆氣體濃度測量。采用本發(fā)明裝置，結(jié)構(gòu)簡單，消除了激光器輸出的光譜功率變化對測量精度的影響。
文檔編號G01N21/39GK101609043SQ200910111670
公開日2009年12月23日 申請日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者健 關(guān), 宇 盧, 燕 吳, 吳允平, 吳進營, 李汪彪, 霞 林, 蘇偉達, 蔡聲鎮(zhèn), 陳錦凱 申請人:福建師范大學(xué)