专利名称：一种基于红外光谱成像技术的sf6气体泄漏检测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于气体检测领域，具体涉及一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，适用于电力设备中SF6气体泄露点的定位检测。
背景技术：
SF6是一种无色、无味、无毒、人工合成的惰性气体，分子量为146。SF6气体具有优异的灭弧和绝缘性能，在同等条件下，其绝缘能力是空气的215倍以上，灭弧能力是空气的100倍以上，因此广泛应用在电力系统中，如断路器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、互感器等。但由于设备老化以及环境因素的影响等原因而导致SF6气体会发生泄漏，使得其灭弧和绝缘性能下降，从而影响线路的使用安全，必须及时检查SF6气体的发生泄漏情况。目前常用的检漏方法有常规检漏法和光学成像检漏法。常规检漏方法有包扎法、刷肥皂泡法、定性定量检漏仪法等，这些方法都需要停电作业，不仅工作量大，而且很 难精确定位漏点。光学成像检漏法可以在不停电情况下实时地发现电气设备中的SF6气体泄漏状况，检测的结果非常准确和直观。光学成像检漏法主要有激光成像检漏法和红外光谱成像检漏法，目前常用的是激光成像检漏法。激光成像检漏法是主动成像检测法，原理是由激光器发出一束激光，通过后向散射进行光学成像，缺点是价格昂贵，设备笨重、体积大、功耗高，不便携带。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供了一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，该装置测量精度高，成本低，重量轻，功耗低，方便携带。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，包括电池�？�、红外镜头�？�、UFPA�？�、信号处理�？�、LCD�？楹偷缭醋荒？椋渲校�
红外镜头�？椋糜诮玈F6气体与背景红外辐射特征信号聚焦在UFPA�？樯希�
UFPA�？椋ü焱饩低纺？榈玫降腟F6气体与背景红外辐射特征信号转换成电压信号传送到信号处理�？椋�
信号处理�？椋ü齍FPA�？榈玫降牡缪剐藕沤蟹蔷刃孕Ｕ�、非线性拉伸、特征检测和伪彩色变换后得到的数字图像信号传送到LCD模块；
IXD�？椋ü藕糯砟？榈玫降氖滞枷裥藕沤邢允荆�
电源转换�？椋氲绯啬？榱樱糜诮绯啬？槭涑龅牡缪棺怀上嘤Φ牡缪狗直鸶鳸FPA模块、信号处理模块和LCD�？楣┑�。如上所述的红外镜头�？榘ㄒ来蔚诺牡谝徽嗤妇�、第二锗透镜、第三锗透镜、第四锗透镜、带通滤波片、第五锗透镜、第六锗透镜和第七锗透镜。如上所述的UFPA�？榘║PFA阵列、放大�？�、转换�？楹颓？椋渲校�
驱动�？椋直鸶鳸PFA阵列和转换�？樘峁┦敝樱籙FPA阵列，在驱动�？樘峁┑氖敝拥那陆焱饩低纺？榈玫降腟F6气体与背景红外辐射特征信号转换成对应的电压模拟信号；
放大�？椋玌FPA阵列输出的电压模拟信号进行放大，并输出到转换�？椋�
转换�？椋谇？樘峁┑氖敝拥那陆臃糯竽？榈玫降姆糯笮藕沤心Ｊ徊⑹涑龅叫藕糯砟？椤Ｈ缟纤龅男藕糯砟？榘ㄔ怂愦砟？�、ROM�？�、RAM�？楹虸XD接口，运算处理�？榉直鹩隦OM�？�、RAM模块、IXD接口和UPFA�？榱樱琁XD接口与IXD�？榱�。与现有激光成像装置相比，各项技术指标实验数据如下表。
I本发明装置 I激光成像装至~
10米检测精度(PPM) 20_30_· ■功耗(W/H)24130
董量(敁)4~515
体积(mmXmmXmm) ~ 400 X 200 X 150 1200X550X300 成本(万元)丨15丨35—与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是
1、功耗低；
2、成本低；
3、精度高；
4、体积小、重量轻；
5、利用电池供电，不需要市电供电，方便携带。
图I是一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置的原理示意图。图2是图I中红外镜头模块的原理示意图。图3是图I中UPFA�？榈脑硎疽馔�。图4是图I中/[目号处理�？榈脑聿灰馔�。图5是一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置中电源原理示意图。图中1_红外镜头�？椋�2_UFPA�？椋�3_信号处理�？椋�4_IXD�？椋�5_电池�？�(11. 4V/7200mAH) ；6-电源转换模块；201_UFPA 阵列(FPA30) ;202_ 放大�？�(AD8031)；203-转换�？�(AD9016) ；204-驱动模块(XC95288) ;301_运算处理模块(0MAP3530)；302-R0M �？�(MT47H64);303-RAM �？�(DDR);304-LCD 接口 ；F1_ 第一锗透镜；F2_ 第二锗透镜；F3-第三锗透镜；F4-第四锗透镜；F5-第五锗透镜；F6-第六锗透镜；F7_第七锗透镜；FL-带通滤波片。
具体实施例方式 下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。实施例I :
如图I、图5所示，一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，包括电池�？�5，还包括红外镜头�？镮、UFPA�？�2、信号处理模块3、IXD�？�4和电源转换模块6。其中，红外镜头�？�1，用于将SF6气体与背景红外辐射特征信号聚焦在UFPA�？�2上；UFPA�？�2，将通过红外镜头�？镮得到的SF6气体与背景红外辐射特征信号转换成电压信号传送到信号处理模块3 ;信号处理�？�3，将通过UFPA�？�2得到的电压信号进行非均匀性校正、非线性拉伸、特征检测和伪彩色变换后得到的数字图像信号传送到LCD�？�4 ;LCD�？�4，将通过信号处理�？�3得到的数字图像信号进行显示；电源转换�？�6，与电池�？�5连接，用于将电池�？�5输出的电压转换成相应的电压分别给UFPA�？�2、信号处理�？�3和IXD�？�4供电。如图2所示，红外镜头�？镮包括依次叠放的第一锗透镜Fl、第二锗透镜F2、第三锗透镜F3、第四锗透镜F4、带通滤波片FL、第五锗透镜F5、第六锗透镜F6和第七锗透镜F7。如图3所示，UFPA�？�2包括UPFA阵列201、放大模块202、转换�？�203和驱动�？�204。其中，驱动�？�204，分别给UPFA阵列201和转换�？�203提供时钟；UPFA阵列201，在驱动�？�204提供的时钟的驱动下将红外镜头�？镮得到的SF6气体与背景红外辐射特征信号转换成对应的电压模拟信号；放大�？�202，将UPFA阵列201输出的电压模拟信号进行放大得到放大调制信号输出到转换�？�203 ;转换模块203，在驱动�？�204提供的时钟的驱动下将从放大�？�202得到的放大调制信号进行模数转换并输出到信号处理模块3。 如图4所示，信号处理模块3包括运算处理�？�301、ROM�？�302、RAM模块303和IXD接口 304，运算处理�？�301分别与ROM�？�302、RAM�？�303、IXD接口 304和UPFA�？�2连接，IXD接口 304与IXD�？�4连接。红外镜头模块I与UFPA�？�2用标准的F接口相连接，作用是将SF6气体与背景的红外辐射特征信号聚焦在UPFA�？�2上，由UFPA�？�2将温度信息转换为电压信息；UFPA�？�2与信号处理模块3通过20针软线电缆相连，信号处理�？�3的作用是将UFPA�？�2输出的电压信号进行非均匀性校正、非线性拉伸、特征检测、伪彩色变换后，将数字图像信号送至IXD�？�4，信号处理�？�3与IXD�？�4通过30针软线电缆相连；IXD模块4的作用是将信号处理�？�3处理后的图像显示出来；电源转换�？�6将电池�？�5输入的11. 4V电压转换成+1. 8V、+3. 3V、+5V、+12V电压信号，为UFPA模块2、信号处理�？�3和IXD�？�4提供电源。红外镜头�？镮包括第一锗透镜F1、第二锗透镜F2、第三锗透镜F3、第四锗透镜F4、一片中心波长为10. 6 μ m，带宽200nm，中心波长透过率为86%的带通滤波片FL、第五锗透镜F5、第六锗透镜F6和第七锗透镜F7，七片锗透镜Fl >7分为前后两部分，前部分包括四片锗透镜Ff F4，作用是将收集的红外线变成平行光通过带通滤波片FL，带通滤波片FL的作用是进行光学滤波，只允许波长10. 5μπι—10. 7μπι的红外线通过，后部分由三片锗透镜F5卞7构成，将通过带通滤波片FL的波长为10. 5 μ m—10. 7 μ m的红外平行光线会聚在UFPA�？�2上。UFPA阵列201的型号为FPA30，在驱动�？�204的时钟下工作，作用是将红外镜头�？镮会聚的SF6气体与背景红外辐射特征信号转换为电压信号，即实现光电转换；驱动�？�204由一片高速可编程逻辑电路构成，型号为XC95288，该电路提供UFPA阵列201所需要的时钟信号，同时提供场同步信号VS、行同步信号HS、像素时钟信号CLK ；UFPA�？�2输出的信号较�。刖糯竽？�202放大，放大模块202的型号为AD8031，放大后的信号再由转换�？�203将模拟信号变换成数字信号，转换�？�203的型号为AD9016，转换精度为16位，转换速率为20MHz。信号处理�？�3型号为0MAP3530，主频为720MHz ;数据存储器RAM�？�303为DDR,型号为MT47H64，存储空间达到64MB，用来存储红外光谱图像数据；程序存储器ROM�？�302型号为MT29FG08X，存储容量为128MB，可用来存储0MAP3530的程序代码。0MAP3530能够直接接受标准的视频数字信号，能与UFPA模块2直接相连接。信号处理�？�3作用是把UFPA�？�2输出的红外数字红外光谱图像信号进行处理后送至IXD�？�4进行显示。IXD�？�4尺寸为4. 3英寸TFT真彩液晶显示器，型号为LTFT320B，像素大小为320X240。也可以是3. 5英寸或5. 7英寸，作用是显示红外光谱的图像。IXD�？�4能与信号处理�？�3直接相连。
电池�？�5为11.4 V、7200 mAH的锂电池。电源转换�？�6包括一开关电源电路，将11. 4V的电压转换成+1.8V、+3. 3V、+5V、+12V的四种直流电压信号。、+5V、+12V的四
种直流电压信号。
权利要求
1.一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，包括电池�？�(5)，其特征在于还包括红外镜头�？�(I)、UFPA模块(2 )、信号处理�？�(3 )、IXD�？�(4 )和电源转换�？�(6)，其中， 红外镜头�？�(I)，用于将SF6气体与背景红外辐射特征信号聚焦在UFPA�？�(2 )上；UFPA�？�(2 )，将通过红外镜头�？�(I)得到的SF6气体与背景红外辐射特征信号转换成电压信号传送到信号处理�？�(3)； 信号处理�？�(3)，将通过UFPA�？�(2)得到的电压信号进行非均匀性校正、非线性拉伸、特征检测和伪彩色变换后得到的数字图像信号传送到LCD�？�(4)； IXD�？�(4)，将通过信号处理�？�(3)得到的数字图像信号进行显示； 电源转换模块(6)，与电池�？�(5)连接，用于将电池�？�(5)输出的电压转换成相应的电压分别给UFPA�？�(2 )、信号处理�？�(3 )和IXD�？�(4 )供电。
2.根据权利要求I所述的一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，其特征在于所述的红外镜头�？�(I)包括依次叠放的第一锗透镜(F1)、第二锗透镜(F2)、第三锗透镜(F3)、第四锗透镜(F4)、带通滤波片(FL)、第五锗透镜(F5)、第六锗透镜(F6)和第七锗透镜(F7)。
3.根据权利要求I所述的一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，其特征在于所述的UFPA�？�(2)包括UPFA阵列(201)、放大�？�(202)、转换�？�(203)和驱动�？�(204)，其中， 驱动�？�(204 )，分别给UPFA阵列(201)和转换�？�(203 )提供时钟； UFPA阵列(201)，在驱动�？�(204)提供的时钟的驱动下将红外镜头�？�(I)得到的SF6气体与背景红外辐射特征信号转换成对应的电压模拟信号； 放大模块(202)，将UFPA阵列(201)输出的电压模拟信号进行放大，并输出到转换�？�(203)； 转换�？�(203 )，在驱动模块(204)提供的时钟的驱动下将从放大�？�(202 )得到的放大信号进行模数转换并输出到信号处理�？�(3 )。
4.根据权利要求I所述的一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，其特征在于所述的信号处理�？�(3 )包括运算处理�？�(301)、ROM�？�(302 )、RAM�？�(303 )和LCD接口(304)，运算处理�？�(301)分别与ROM�？�(302)、RAM�？�(303)、LCD接口(304)和UPFA�？�(2)连接，LCD接口(304)与LCD模块(4)连接。
全文摘要
本发明公开了一种基于红外光谱成像技术的SF6气体泄漏检测装置，包括依次连接的电池�？�、红外镜头�？椤PFA�？�、信号处理模块、LCD�？楹偷缭醋荒？椋焱饩低纺？榘ㄒ来蔚诺牡谝徽嗤妇�、第二锗透镜、第三锗透镜、第四锗透镜、带通滤波片、第五锗透镜、第六锗透镜和第七锗透镜。UPFA�？榘ㄒ来瘟拥腢PFA阵列、放大�？椤⒆荒？�、与UPFA阵列和转换�？榉直鹆拥那？椋藕糯砟？榘ㄔ怂愦砟？�、ROM�？�、RAM�？楹蚅CD接口。本发明检测精度高，功耗、体积和重量�。杀镜停恍枰绯毓┑纾恍枰饨�220V交流电。
文档编号G01M3/38GK102809469SQ20111036765
公开日2012年12月5日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者曾延安, 赵发明, 龚飙, 袁先亮 申请人:武汉展望星科技有限公司
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