红外成像探测SF6气体原理和设计

2013-03-15 13:41:00来源: 21IC

1.介绍

由于Sulfur Hexafluoride(SF6)气体优良的绝缘性能和灭弧性能,相应的SF6应用产品的可靠性高,检修工作量少,周期长等与传统手段相比具有不可比拟的优点,使得SF6应用日益广泛。伴随着SF6大量的使用,SF6泄漏问题也开始显露。传统的检测方法因为不能在线检测、不能快速查找泄漏源等缺点,已不满足应用要求。

激光红外成像探测技术起源于军用化学气体研究,这种被证实可用的方法的出现得益于红外傅立叶变换 (FTIR)技术近40多年来的发展,后来由美国电力科学研究院首先应用于变电站作SF6气体泄漏探测[1]。目前在国外已经有产品并有相当规模的应用,国内在十几年前开始引进使用和研究,目前上海交大、山东大学、中科院等机构已经开发出产品,并进入到测试阶段。

2.原理分析

该系统主要由CO2激光器、红外探测器、数据处理系统和显示设备组成。

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图1:激光红外探测原理示意图片

工作原理是CO2激光入射到被检测区域的物体上,并在物体表面上反射,反射光是沿着原来的光路,重新返回到检测设备处。由于被测气体与背景有不同的吸收率(反射率),被反射回探测器的光子数量不同,返回的数据被处理后,通过显示设备成像。当不存在SF6气体泄漏时,返回的红外能量是背景反射的能量,显示设备上能看到目标区域红外成像图,当检测区域存在SF6 气体泄漏时,由于SF6 气体对红外光线具有强烈吸收作用,所以此时反射到检测设备的红外光线能量会急剧地减弱,SF6气体在显示设备上显示为黑色烟,并且随着气体浓度变化,黑度也不同。

选择CO2激光器作为光源是因为CO2输出谱线能被SF6有效吸收,CO2分子的激光能级图如图2所示,CO2分子可能产生的跃迁很多,但其中最强的有两条,一条波长在10.6μm,另一条波长约为9.6μm。

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图2. CO2激光分子能级图

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关键字:红外成像探测  SF6  气体探测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0315/article_7039.html
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