本发明专利技术提供一种扩散式SF6气体泄漏监测装置及方法，该装置包括红外光源（1）、聚光镜（2）、温度探测器（3）、锥形集光器（4）、测量滤光片（5）、参比滤光片（6）、双通道红外探测器（7）、反射镜（8）、反射镜座（9）、支架（10）、过滤保护罩（11）、防水防尘透气膜（12）、信号调理模块（13）、A/D转换模块（14）、数据处理模块（15）、光源驱动模块（16）。本发明专利技术的目的在于提供一种能对泄漏SF6气体进行连续在线监测、响应快、精度和可靠性高的扩散式SF6气体泄漏监测方法及装置。此装置具有优异的防水防尘性能，无需使用抽气泵，能广泛应用于SF6气体泄漏监测系统中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于SF6气体泄漏监测领域，具体涉及采用双波长红外监测原理和扩散式结构、自带温度补偿、具有数字信号输出的高精度SF6气体泄漏监测方法及装置。
技术介绍
SF6气体由于具有极好的绝缘性能和灭弧性能，在电力系统中获得广泛的应用。但是，SF6气体的泄漏则会污染室内环境，使进入房间的操作人员、巡视检修人员的健康甚至生命受到严重威胁。因此，良好的SF6泄漏气体监测技术受到电力行业从业人员的重视和追求。在SF6气体泄漏监测领域中，红外监测技术的优势正逐步得到公认和重视。红外气体泄漏监测技术是目前研究的热点之一，具备灵敏度高、精度高、稳定性好、具有良好的选择性、可靠性高、寿命长等优点。在电力系统的SF6气体泄漏监测中，较常采用的方法是吸入式SF6泄漏监测技术，吸入式监测技术采用抽气泵将监测区域的待测气体吸入探测器内部，再利用相关测量原理对SF6的浓度进行测量。但在实际应用中，由于需要采用抽气泵抽气，气体进入气室前需要进行过滤、干燥，使得装置结构复杂、功耗较大，不利于进行连续在线监测，从而限制了此技术的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能对泄漏SF6气体进行连续在线监测、响应快、精度和可靠性高的扩散式SF6气体泄漏监测方法及装置。此装置具有优异的防水防尘性能，无需使用抽气泵，能广泛应用于SF6气体泄漏监测系统中。本专利技术采用的技术方案为一种扩散式SF6气体泄漏监测装置，该装置包括红外光源、聚光镜、温度探测器、锥形集光器、测量滤光片、参比滤光片、双通道红外探测器、反射镜、反射镜座、支架、过滤保护罩、防水防尘透气膜、信号调理模块、A/D转换模块、数据处理模块、光源驱动模块，具有开孔的支架形成一个中空的气室，支架上紧贴一层防水防尘透气膜，外面再套上过滤保护罩，在支架的一端放置镀金反射膜的反射镜，通过反射镜座固定并与支架相连，另一端设置红外光源和双通道红外探测器，红外光源前端设置有聚光镜，双通道红外探测器前面设置有测量滤光片和参比滤光片，测量滤光片和参比滤光片的前端设有锥形集光器，所述的针对SF6气体泄漏监测的测量滤光片和参比滤光片均为超窄带干涉滤光片，温度探测器置于气室中聚光镜与锥形集光器之间的空隙位置，电路板固定于支架上，电路板有外壳保护和固定，并与支架之间密封。其中，电路板包括信号调理模块、A/D转换模块、数据处理模块和光源驱动模块，信号调理模块对参比信号和测量信号进行放大和滤波，A/D转换模块将模拟电信号转换成数据处理模块能够接收的数字信号，数据处理模块根据所接收的数字信号进行计算得到气体浓度并对外输出，光源驱动模块驱动红外光源发出稳定的红外光。其中，测量滤光片的中心波长为10. 55iim±80nm，半带宽为90nm±20nm，参比滤光片的中心波长为3. 95iim±40nm，半带宽为90±20nm。根据红外光谱理论，非对称极性分子由于内部偶极矩转动、振动等，对穿过气体分子的红外光产生吸收。不同类型的气体分子偶极矩不同，使得一种气体分子对特定波长的红外光有明显的吸收作用。根据朗伯-比尔定律I = I0exp(-uCL);其中I为出射光强，Itl为入射光强，C为气体浓度，L为吸收长度，y为气体的吸收系数，可改写为权利要求1.一种扩散式SF6气体泄漏监测装置，其特征在于该装置包括红外光源(I)、聚光镜(2)、温度探测器(3)、锥形集光器(4)、测量滤光片(5)、参比滤光片(6)、双通道红外探测器 (7)、反射镜(8)、反射镜座(9)、支架(10)、过滤保护罩(11)、防水防尘透气膜(12)、信号调理模块(13)、A/D转换模块(14)、数据处理模块(15)、光源驱动模块(16)，具有开孔的支架 (10)形成一个中空的气室，支架(10)上紧贴一层防水防尘透气膜(12)，外面再套上过滤保护罩(11)，在支架(10)的一端放置镀金反射膜的反射镜(8)，通过反射镜座(9)固定并与支架(10)相连，另一端设置红外光源(I)和双通道红外探测器(7)，红外光源(I)前端设置有聚光镜(2)，双通道红外探测器(7)前面设置有测量滤光片(5)和参比滤光片(6)，测量滤光片(5)和参比滤光片(6)的前端设有锥形集光器(4)，所述的针对SF6气体泄漏监测的测量滤光片(5)和参比滤光片(6)均为超窄带干涉滤光片，温度探测器(3)置于气室中聚光镜(2)与锥形集光器(4)之间的空隙位置，电路板固定于支架(10)上，电路板有外壳保护和固定，并与支架之间密封。2.根据权利要求1所述的一种扩散式SF6气体泄漏监测装置，其特征在于电路板包括信号调理模块(13)、A/D转换模块(14)、数据处理模块(15)和光源驱动模块(16)，信号调理模块(13)对参比信号和测量信号进行放大和滤波，A/D转换模块(14)将模拟电信号转换成数据处理模块(15)能够接收的数字信号，数据处理模块(15)根据所接收的数字信号进行计算得到气体浓度并对外输出，光源驱动模块(16)驱动红外光源(I)发出稳定的红外光。3.根据权利要求1所述的一种扩散式SF6气体泄漏监测装置，其特征在于测量滤光片(5)的中心波长为10. 55ym±80nm，半带宽为90nm±20nm，参比滤光片(6)的中心波长为 3. 95ym±40nm，半带宽为 90±20nm。4.一种扩散式SF6气体泄漏监测的方法，其特征在于泄漏的SF6气体在与空气混合后，经自然扩散进入权利要求1或2或3所述的吸入式SF6气体泄漏监测装置，首先经过过滤保护罩(11)的第一层过滤作用初步滤除大的灰尘杂质，再经过防水防尘透气膜(12)彻底滤除水分和灰尘，通过支架(10)上的开孔进入气室，在气室中，由光源驱动模块(16)驱动红外光源(I)发出红外光，经过聚光镜(2)的聚焦、准直作用后，射向气室中的气体，经过被测气体吸收后，到达反射镜(8)上之后被反射，红外光再次通过气室并被吸收，锥形集光器(4)将反射镜(8)反射来的红外光进行汇聚，经过测量滤光片(5)和参比滤光片(6)到达双通道红外探测器(7)，双通道红外探测器(7)两个通道分别产生一个包含光源和环境信息的参比信号和一个包含被测气体浓度信息的信号，这两个信号通过信号调理模块(13)的放大、滤波和A/D转换模块(14)转换成数字信号之后，输入到数据处理模块(15)，数据处理模块(15)通过数据处理排除掉光源和环境的影响，根据事先写入的泄漏SF6气体浓度计算模型得到被测SF6气体的浓度，与此同时，温度探测器(3)也将探测到的泄漏SF6气体的温度输入到数据处理模块(15)，数据处理模块(15)再对泄漏SF6气体浓度进行温度修正，从而得到真实的泄漏SF6气体的浓度，将此SF6浓度对外输出。5.根据权利要求4所述的一种扩散式SF6气体泄漏监测的方法，其特征在于所述的数据处理模块(12)中数据处理时针对泄漏SF6气体的特性，采用多点标定方法，建立泄漏 SF6气体浓度计算模型，标定时，在泄漏SF6监测量程范围内选择多个浓度点，配制标准混合气，根据测量电压和参比电压得到一个只包含气体浓度信息的变量D以消除光源的影响，根据D值与标准浓度Xtl值之间的对应关系建立泄漏SF6气体浓度计算模型，将此模型及标定时的温度信息一并写入单片机存储器内，实际测量时，数据处理模 块(15)接收测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种扩散式SF6气体泄漏监测装置，其特征在于：该装置包括红外光源（1）、聚光镜（2）、温度探测器（3）、锥形集光器（4）、测量滤光片（5）、参比滤光片（6）、双通道红外探测器（7）、反射镜（8）、反射镜座（9）、支架（10）、过滤保护罩（11）、防水防尘透气膜（12）、信号调理模块（13）、A/D转换模块（14）、数据处理模块（15）、光源驱动模块（16），具有开孔的支架（10）形成一个中空的气室，支架（10）上紧贴一层防水防尘透气膜（12），外面再套上过滤保护罩（11），在支架（10）的一端放置镀金反射膜的反射镜（8），通过反射镜座（9）固定并与支架（10）相连，另一端设置红外光源（1）和双通道红外探测器（7），红外光源（1）前端设置有聚光镜（2），双通道红外探测器（7）前面设置有测量滤光片（5）和参比滤光片（6），测量滤光片（5）和参比滤光片（6）的前端设有锥形集光器（4），所述的针对SF6气体泄漏监测的测量滤光片（5）和参比滤光片（6）均为超窄带干涉滤光片，温度探测器（3）置于气室中聚光镜（2）与锥形集光器（4）之间的空隙位置，电路板固定于支架（10）上，电路板有外壳保护和固定，并与支架之间密封。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵建华，陈迎春，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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