專利名稱：基于紅外熱像技術(shù)的sf6氣體泄漏激光成像儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種不可見溫室效應(yīng)氣體的SF6氣體成像檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到對(duì) Sl，'6氣體設(shè)備泄漏點(diǎn)進(jìn)行快速精確定位的基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀。
背景技術(shù)：
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(dāng)今l()kv以上的輸配電開關(guān)設(shè)備和航天等特殊設(shè)備中已獲得廣泛的應(yīng)用。'SF6氣 休是溫室效應(yīng)氣體，SF6氣體分子對(duì)溫室效應(yīng)具有巨大的危害性，這是因?yàn)镾F6氣休一個(gè) 分子對(duì)溫室效應(yīng)的影響為C02分子的25000倍，同時(shí)，排放在大氣中的S「6氣體壽命特 長(zhǎng)，約MO()年。現(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(dāng)于1.25億噸C02氣體。另外SF6氣體經(jīng)過分?jǐn)嚯娏骶妥兂闪藙《練怏w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(cè)出來就變的至關(guān)重要。
目前， 一般的SF6氣體泄漏檢測(cè)方法有包扎法、肥皂泡法、定性定量檢測(cè)儀、半導(dǎo)體 傳感器法等。檢測(cè)時(shí)需要工作人員身體需要接觸設(shè)備，傳統(tǒng)方法有以下缺點(diǎn)不可見、不安 全、不可靠、效率低、代價(jià)大。
中國(guó)實(shí)用新型專利200810059532. 7在中國(guó)實(shí)用新型專利2007200699.19. 2和 200520071627. 2的基礎(chǔ)上公開了六氟化硫激光成像檢測(cè)儀的技術(shù)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(shè)U。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離、非 接觸、快速、準(zhǔn)確檢測(cè)六氟化硫氣體微量泄漏，并解決了中國(guó)實(shí)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(shè)備自始自終都是掛 在人身上，由于人站立時(shí)不可抗拒的不穩(wěn)定性，造成該設(shè)備無法對(duì)目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)、 一致、長(zhǎng)時(shí)間的傳輸，這在一個(gè)圖像數(shù)據(jù)至關(guān)重要的領(lǐng)域是不能忍受的，在實(shí)際操作中的確 影響了該激光成像儀性能的發(fā)揮和應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的^F足而提供"種不但能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、非接觸、 快速準(zhǔn)確檢測(cè)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(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一設(shè) 備進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)并保存圖像、抗強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、性價(jià)比高的特點(diǎn)，關(guān)鍵能夠?qū)崿F(xiàn)可見光與 紅外圖像融合，迅速查找到漏點(diǎn)的基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀， 它包括C02激光器、擴(kuò)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(guān)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(bǔ)紅外成像的缺陷，通過可見光與紅 外圖像融合和對(duì)比，迅速精確定位泄漏點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)雙屏顯示。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)C02激光器輸出能量的控制，C02激光器輸出能量信號(hào)與主控模塊控制連 接，并由主控模塊和擴(kuò)散鏡實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；為了更好地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散鏡對(duì)激光能量進(jìn)行擴(kuò)散和匯聚， 擴(kuò)故鏡的擴(kuò)散角和紅外鏡頭視場(chǎng)角 一致。
為了保證對(duì)圖像及信息的處理速度和方便使用，實(shí)現(xiàn)拍照、錄像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，在主控模 塊上連接有內(nèi)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(luò)端口。網(wǎng) 絡(luò)端口的使用，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，使遠(yuǎn)程故障診斷成為可能。其特征在于在開關(guān)電源上設(shè)有 一號(hào)風(fēng)扇，在內(nèi)置式大容量SD卡旁設(shè)有二號(hào)風(fēng)扇，使用了雙冷卻的一號(hào)風(fēng)扇和二號(hào)風(fēng)扇， 更好的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)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(diǎn)是對(duì)中心波長(zhǎng)為 10.56um的紅外線吸收能力很強(qiáng)，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(dòng) 發(fā)射10.56um紅外線，該紅外線經(jīng)設(shè)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(shí)，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(shí)用新型提供的基于紅外熱像技術(shù)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?？梢姽饽Ｊ接欣谠O(shè)備定位，紅》卜模式觀看sre氣體，紅外
可見光疊加模式對(duì)S「6氣體泄漏點(diǎn)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(shí)時(shí)完成對(duì)圖像數(shù)據(jù)的各種運(yùn)算、切換、 并輸出到顯示系統(tǒng)。配合顯示系統(tǒng)和按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互對(duì)激光能量的控制、對(duì)顯示模式的 切換、并實(shí)現(xiàn)拍照、錄像、播放、存儲(chǔ)、傳輸?shù)裙δ堋?br> 雙冷卻系統(tǒng)主要對(duì)電源系統(tǒng)和激光器進(jìn)行降溫，保證電源系統(tǒng)和激光器長(zhǎng)吋間工作。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用外掛式大容量硬盤和內(nèi)置式大容量si)卡，儀器采用內(nèi)置式大容量si) 卡，功能更完整。
數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線傳輸系統(tǒng)主要使用網(wǎng)絡(luò)接口并添加上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，使遠(yuǎn) 程故障診斷成為可能。


圖1是基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)儀原理框圖； 圖2是紅外組件原理框圖。
其中 一號(hào)風(fēng)扇1、 C02激光器2、擴(kuò)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(guān)電源ll、 二號(hào)風(fēng)扇12、 SD卡(13)、網(wǎng) 絡(luò)端口(14) 、 TFTLCD15。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一歩的描述。
實(shí)施例
如圖l、圖2所示，本實(shí)施例提供的基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀，它 包括C02激光器2、擴(kuò)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(guān)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(bǔ)紅外成像的 缺陷，通過可見光與紅外圖像融合和對(duì)比，迅速精確定位泄漏點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)雙屏顯示。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)C02激光器2輸出能量的控制，C02激光器2輸出能量信號(hào)與主控模塊10控制連接，并由主控模塊10和擴(kuò)散鏡3實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；」為了更好地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散鏡3對(duì)激光能量進(jìn) 行擴(kuò)散和匯聚，擴(kuò)散鏡3的擴(kuò)散角和紅外鏡頭4視場(chǎng)角一致。
為了保證對(duì)圖像及信息的處理速度和方便使用，實(shí)現(xiàn)拍照、錄像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，在主控模 塊10上連接有內(nèi)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(luò) 端口 14。網(wǎng)絡(luò)端口 14的使用，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，使遠(yuǎn)程故障診斷成為可能。另外，在丌關(guān) 電源11上設(shè)有一號(hào)風(fēng)扇1，在內(nèi)置式大容量SD卡13旁設(shè)有二號(hào)風(fēng)扇12,使用了雙冷卻的 一號(hào)風(fēng)扇1和二號(hào)風(fēng)扇12,更好的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
C02穩(wěn)頻強(qiáng)風(fēng)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(kuò)散鏡擴(kuò)束放火，形成一個(gè)大的、均勻的照射而，該照射而即為待檢測(cè)t〖l標(biāo) 區(qū)。光路一，目標(biāo)區(qū)輻射或反射的遠(yuǎn)紅外射線經(jīng)紅外鏡頭后照射到紅外組件的紅外探測(cè)器上， 紅外探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，后經(jīng)紅外組件上AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。其中AD轉(zhuǎn)換后 的數(shù)據(jù)為本系統(tǒng)中的灰度信號(hào)。然后后續(xù)電路對(duì)灰度信號(hào)進(jìn)行兩點(diǎn)校正、濾波和圖像增強(qiáng)等 多種圖像處理，然后將復(fù)合成數(shù)字視頻信號(hào)傳遞給主控模塊。光路二，目標(biāo)區(qū)可見光光線通 過可見光CCD,經(jīng)可見光模塊成像轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)傳遞給主控模塊。主控模塊對(duì)接收到 的紅外數(shù)字視頻信號(hào)和可見光數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行迭加與復(fù)合后輸出給TFT LCD和高解析度 尋像器上進(jìn)行雙屏顯示，檢測(cè)工程師通過顯示屏直觀的看到檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有SF6氣體泄漏， 如果設(shè)備有漏點(diǎn)，用戶可通過按鍵選擇錄像、拍照及顯示方式等。
權(quán)利要求1、一種基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀，它包括一號(hào)風(fēng)扇(1)、CO2激光器(2)、擴(kuò)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(guān)電源(11)和二號(hào)風(fēng)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(shí)現(xiàn)雙屏顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外熱像技術(shù)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(hào)與主控模塊(10)控制連接，并由主控模塊(10)和擴(kuò)散鏡(3)實(shí)現(xiàn) 調(diào)節(jié)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于擴(kuò) 散鏡(3)的擴(kuò)散角和紅外鏡頭(4)視場(chǎng)角一致。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于紅外熱像技術(shù)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(nèi)置式大容量SD卡(13)和外掛式大容量硬盤。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紅外熱像技術(shù)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(nèi)置式大容量SD卡(13)和外掛式大容量硬盤。
6、 根據(jù)權(quán)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(luò)端口 (14)。
7、 根據(jù)權(quán)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(luò)端口 (14)。
8、 根據(jù)權(quán)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(luò)端口 (14)。
9、 根據(jù)權(quán)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(luò)端口 (14)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀，其特征在于在 開關(guān)電源(11)上設(shè)有一號(hào)風(fēng)扇(1)，在內(nèi)置式大容量SD卡(13)旁設(shè)有二號(hào)風(fēng)扇(12)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀，它包括CO2激光器、擴(kuò)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(guān)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(shí)現(xiàn)雙屏顯示。這種基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀，不但能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、非接觸、快速準(zhǔn)確檢測(cè)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(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)并保存圖像、抗強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、性價(jià)比高的特點(diǎn)，關(guān)鍵能夠?qū)崿F(xiàn)可見光與紅外圖像融合，迅速查找到漏點(diǎn)的基于紅外熱像技術(shù)的SF6氣體泄漏激光成像儀。
文檔編號(hào)G01M3/00GK201322681SQ20082016748
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者江 洪, 鄧豐濤, 黃紅友 申請(qǐng)人:浙江紅相科技有限公司