基于窄带滤波设计的非制冷六氟化硫泄漏红外相机装置的制作方法

1.本发明属于危险气体检测技术领域，尤其涉及一种基于窄带滤波设计的非制冷六氟化硫泄漏红外相机装置。


背景技术：

2.六氟化硫气体(sulfur hexafluoride,sf6)作为灭弧和绝缘介质被广泛应用于高压电气行业。但由于设备生产工艺、焊接质量和外部干扰等原因，sf6气体泄漏是sf6电气设备中经常发生的现象，泄漏的sf6气体具有严重的不良后果，因此开展sf6气体泄漏检测研究工作具有重要意义。其中，气体泄漏红外成像检测技术具有非接触、安全性高、无需停电检测等优点，在危险气体泄漏检测上得到了广泛的应用。近年来，国内外对红外成像气体泄漏探测系统的研究已取得较大进展，多数探测系统以制冷型探测器为核心，通过判断泄漏点相对于背景辐射的特性差异，实现气体泄漏的有效探测。如美国flir公司利用sf6的红外特性研发了gf306气体检漏仪，gf306红外热像仪能够实时捕捉sf6泄漏视频图像，并且能够捕捉微量sf6泄漏。该仪器可以直接通过观察sf6泄漏视频图像来判别sf6设备的泄漏点，其相比于传统的检测方法，具有无需停电、危险性小等优点，所以，手持红外气体检漏仪对sf6泄漏进行检测逐渐成为一种主要的电力巡检方式。
3.在电力巡检过程中，红外成像气体泄漏检测仪得到了广泛的应用。但传统的气体泄漏检测仪大多都是基于制冷型焦平面红外探测器，价格昂贵且携带不便，无法广泛普及。此外，制冷型的红外热像仪在工作中需要进行低温制冷，在天气炎热时无法正常工作，红外热像仪的灵敏度受温度的影响较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于窄带滤波设计的非制冷六氟化硫泄漏红外相机装置，该装置直接通过观察sf6泄漏视频图像来判别sf6设备的泄漏点，探测精度高、灵敏且不受温度影响。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于窄带滤波设计的非制冷六氟化硫泄漏红外相机装置，包括窄带滤光片、红外滤光镜头、非制冷红外焦平面探测器、处理器、电源模块、接口模块、调试按键模块和显示器；所述窄带滤光片、红外滤光镜头、非制冷红外焦平面探测器依次连接，所述处理器分别与非制冷红外焦平面探测器、电源模块、接口模块、调试按键模块和显示器电性连接。
6.作为进一步技术改进，还包括壳体，所述壳体的一侧分别设置窄带滤光片、红外滤光镜头和非制冷红外焦平面探测器，另一侧设置显示器；所述壳体的内部安装处理器、电源模块、接口模块，且壳体设有接口通槽，所述接口模块的一端穿过接口通槽延伸至壳体外；所述显示器的底部设置调试按键模块。
7.作为进一步技术改进，所述非制冷红外焦平面探测器与壳体之间采用真空封装；所述非制冷红外焦平面探测器包括热传感器和读出电路；所述热传感器与读出电路电性连
接。
8.作为进一步技术改进，所述非制冷红外焦平面探测器包括微测辐射热计；所述微测辐射热计的外侧设有隔热环，所述隔热环用于降低微测辐射热计与其周围环境之间的导热。
9.作为进一步技术改进，所述电源模块包括蓄电池、稳压模块和外置充电器；所述蓄电池与稳压模块之间设有电源开关；所述蓄电池设有与外置充电器相匹配的充电接口。
10.作为进一步技术改进，所述非制冷红外焦平面探测器的面阵规格大于640
×
512mm。
11.作为进一步技术改进，所述非制冷红外焦平面探测器的帧频为50hz。
12.作为进一步技术改进，所述非制冷红外焦平面探测器的热灵敏度小于25mk。
13.作为进一步技术改进，所述非制冷红外焦平面探测器的热响应时间小于25ms，且响应光谱为10～11μm。
14.作为进一步技术改进，所述窄带滤光片的透射波段为10.56μm。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
16.本发明基于窄带滤波设计的非制冷六氟化硫泄漏红外相机装置，采用非制冷红外焦平面探测器和窄带滤光片，实现对六氟化硫气体的高灵敏度成像；通过采用非制冷红外焦平面探测器，装置可以在常温工作、无需制冷，本发明的非制冷红外焦平面探测器通过采用真空设计，密闭可靠，有效提高红外窗口的透过率，本发明各个元器件集成再壳体内部，装置体积小，易携带。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例所需要的附图作简要介绍，显而易见，下面描述中的附图仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提前，可以依据此附图得到其他的附图。
18.图1为本发明的结构框图。
19.图2是sf6气体红外吸收光谱；
20.图3是sf6被动式红外成像原理。
21.附图标识：1-处理器，2-窄带滤光片，3-红外滤光镜头，4-非制冷红外焦平面探测器，5-显示器，6-稳压模块，7-电源开关，8-蓄电池，9-外置充电器，10-调试按键模块，11-接口模块。
具体实施方式
22.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
23.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
24.实施例
25.如附图1-3所示，本实施例提供了包括窄带滤光片、红外滤光镜头、非制冷红外焦平面探测器、处理器、电源模块、接口模块、调试按键模块和显示器；所述窄带滤光片、红外滤光镜头、非制冷红外焦平面探测器依次连接，所述处理器分别与非制冷红外焦平面探测器、电源模块、接口模块、调试按键模块和显示器电性连接。
26.所述热传感器接收目标红外辐射后的温度变化很微弱，为了使其上面的热量能够维持住，避免与空气分子进行热交换，需要将其置于真空环境下工作。对非制冷红外焦平面探测器真空封装的要求是：优异且可靠的密闭性、具有高透过率的红外窗口、高成品率、低成本。
27.还包括壳体，所述壳体的一侧分别设置窄带滤光片、红外滤光镜头和非制冷红外焦平面探测器，另一侧设置显示器；所述壳体的内部安装处理器、电源模块、接口模块，且壳体设有接口通槽，所述接口模块的一端穿过接口通槽延伸至壳体外；所述显示器的底部设置调试按键模块。
28.所述非制冷红外焦平面探测器与壳体之间采用真空封装；所述非制冷红外焦平面探测器包括热传感器和读出电路；所述热传感器与读出电路电性连接。所述读出电路设有用于抑制像元输出信号随温度漂移的补偿电路。
29.所述非制冷红外焦平面探测器包括微测辐射热计；所述微测辐射热计的外侧设有隔热环，所述隔热环用于降低微测辐射热计与其周围环境之间的导热；所述微测辐射热计对红外辐射的有效吸收区域面积尽量大以获得较高的红外辐射吸收率；选用的热敏材料需要具有较高的电阻温度系数(tcr)、尽量低的1/f噪声和尽量小的热时间常数。
30.所述电源模块包括蓄电池、稳压模块和外置充电器；所述蓄电池与稳压模块之间设有电源开关；所述蓄电池设有与外置充电器相匹配的充电接口。所述蓄电池采用12v电源。所述接口模块包括db9接口。
31.所述壳体的外表设有黑色涂层。所述非制冷红外焦平面探测器的面阵规格大于640
×
512mm。所述非制冷红外焦平面探测器的帧频为50hz。所述非制冷红外焦平面探测器的热灵敏度(netd)小于25mk。所述非制冷红外焦平面探测器的热响应时间小于25ms，且响应光谱为(10～11)μm。所述窄带滤光片的透射波段为(10.56μm)。所述壳体的边角采用圆弧过度。
32.本实施例侧重于快速探测到sf6气体的存在和准确定位泄漏源，属于定性探测。因此，可结合窄带滤光片实现sf6气体泄漏的定性探测。光谱特性曲线的透射带两侧为截止区的滤光片称为带通滤光片，其根据光谱特性可分为宽带滤光片和窄带滤光片。窄带滤光片可实现对特定光谱波段的选择，虽然窄带滤光片减少了探测器接收的总辐射量，降低了系统信噪比，但却大大提高了气体吸收的辐射量占探测器接收总辐射量的百分比，使系统具有更高的总体灵敏度。带通滤光片的主要特性参数如下表所示：
33.表1带通滤光片的主要特性参数
[0034][0035]
根据上表，窄带滤光片的制作应考虑了以下几点：
[0036]
(1)窄带滤光片的透射波段为(10.56μm)，因此，要根据实际应用需要对峰值波长、透射率、峰值透过率、半宽度等参数进行对应的设计。
[0037]
(2)窄带滤光片在透射波段内采用较高的透过率，从而尽量减少对光路中辐射传输的衰减，同时能有效滤除其它波段内的无效辐射。
[0038]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。