CN102243128B - 便携式六氟化硫检漏仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式六氟化硫检漏仪。检漏仪包括探头、逆变及升压电路、信号放大电路、数据处理电路及声光报警电路，所述数据处理电路中包括记忆单元和比较器。由于本便携式六氟化硫检漏仪的数据处理电路中包括了记忆单元和比较器，并且比较器将测得的实时六氟化硫信号值与记忆单元中存储的值进行比较，只有当实时值大于存储值则将实时值存入记忆单元并控制声光报警电路报警，因此可以引导检测者移向六氟化硫浓度高的方向，从而快速找到泄漏点。

Description

便携式六氟化硫检漏仪

技术领域

本发明涉及一种气体检漏仪，特别涉及一种便携式六氟化硫检漏仪。

背景技术

高压断路器在高压电路中起着控制和保护作用，是重要的电器元件。在众多电器设备中，高压断路器的生产工艺最先进，技术要求最高，属于电器行业的龙头产品。高压断路器可分为真空断路器和六氟化硫（简称SF6）断路器。高压断路器在分断过程中产生的高压电弧，会烧蚀断路器材料，影响断路器的性能。SF6具有卓越的电绝缘性和灭弧性能。相同条件下，其绝缘能力为空气、氮气的2.5倍以上，灭弧能力为空气的100倍，而且气体压力越大，绝缘性能越增高。因此，SF6的应用范围几乎贯穿中压、高压及特高压电器设备。在中压范围内，真空断路器的应用相对广泛，部分取代了SF6断路器，但SF6断路器因其开断时的电压过低，故仍然具有可取性，而在高压和特高压范围，SF6仍然是作为介质的唯一选择。随着电器设备技术的不断进步，性能优良的SF6断路器设备已被广泛应用于各供电公司及相关行业。但随之而来，由于产品制造质量、运行损耗、 安装不当等因素造成的 SF6 断路器设备漏气问题也日益显露。如果断路器中的SF6气体泄漏，空气混入断路器，不但会使断路器在分断的过程中产生的电弧，导致断路器的损毁，而且掺有杂质的SF6气体有一定的毒性，会造成安全隐患，同时SF6气体作为一种温室效应气体，一旦泄漏，将会污染环境。因此，准确定位漏点和控制消除漏点是高压断路器检测、维护工作的重点，而精确、高效的六氟化硫检漏仪势必不可少的。目前，市场上SF6检漏仪根据种类和型号的不同，价格从数千元到数万元不等。最先进的应用激光光声光谱检测技术的检漏仪价格甚至高达几十万。如最先进的红外检漏仪，其静态灵敏度虽然很高，但静态灵敏度是不考虑检漏仪的响应时间也不考虑周围环境各种干扰气体的影响的灵敏度。实际在现场测量SF6泄漏时，检漏仪的探头是移动的，速度大约在1厘米/秒-3厘米/秒。正常情况下泄漏点周围SF6气体的浓度是呈梯度分布的。因此在现实工业应用中，如何提高检漏仪的动态灵敏度是真正的使用价值所在，并且还要能引导检测者移向浓度高的方向，从而快速定位找到泄漏点。

发明内容

本发明的目的在于为了现有技术存在的不足，提供一种成本低、动态响应好，且能引导检测者快速定位找到泄漏点的便携式六氟化硫检漏仪。

为实现上述目的，本发明提供了一种便携式六氟化硫检漏仪，其特征在于所述便携式六氟化硫检漏仪包括探头、逆变及升压电路、信号放大电路、数据处理电路及声光报警电路，所述逆变及升压电路将直流电源变换成脉冲高压输出至探头，所述探头的输出与信号放大电路连接，所述数据处理电路中包括记忆单元和比较器，所述信号放大电路将测得的实时六氟化硫信号输出到比较器，所述比较器将测得的实时六氟化硫信号值与记忆单元中存储的值进行比较，如实时值大于存储值则将实时值存入记忆单元并控制声光报警电路报警，如实时值不大于存储值则保持记忆单元不变并控制声光报警电路关闭报警；所述比较器由一个运算放大器及外围元件组成的比例放大器构成，所述比例放大器的一个输入端与由一个运算放大器组成的第一跟随器的输出端连接，第一跟随器的输入端与信号放大电路输出端连接；所述比例放大器的另一个输入端与由另一个运算放大器组成的第二跟随器的输出端连接，第二跟随器的输入端与电源地之间连接有保持电容构成所述记忆单元，所述信号放大电路输出端与保持电容之间设有开关；所述逆变及升压电路由恒流源、正反馈振荡电路和变压升压电路组成，所述恒流源由三极管Q1与线圈L2串联在三极管Q2的集电极和电源正极之间，电阻R2和二极管LED1的串联支路并联在限流电阻R1和稳压管D5串联支路中的限流电阻R1上，三极管Q1的基极与电阻R2和二极管LED1的连接点连接为三极管Q1的基极提供一个恒定的电压构成。

与现有技术相比，本便携式六氟化硫检漏仪中使用高压电晕感测器，通过在传感器中的金属丝产生脉冲高压连续放电，利用SF6气体的高度绝缘特性，当SF6气体吸入传感器时，会抑制空气的电离，改变电晕电场强度，通过采集电信号变化的幅度，就可以确定空气中SF6的浓度，对SF6有极高的感应，因此动态响应好；此外由于本便携式六氟化硫检漏仪的数据处理电路中包括了记忆单元和比较器，并且比较器将测得的实时六氟化硫信号值与记忆单元中存储的值进行比较，只有当实时值大于存储值则将实时值存入记忆单元并控制声光报警电路报警，因此可以引导检测者移向六氟化硫浓度高的方向，从而快速找到泄漏点。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明具体实施例外观结构示意图；

图2为逆变及升压电路具体实施例电原理图；

图3为数据处理电路具体实施例电原理图；

图4为信号放大电路具体实施例电原理图；

图5-6为声光报警电路具体实施例电原理图；

图7为显示电路具体实施例电原理图；

图8为本发明具体实施例电子线路原理框图。

具体实施方式

如图1所示，便携式六氟化硫检漏仪设有一个外壳1和探头杆2，探头安装在探头杆2中，并通过导线与外壳中的电子线路连接。外壳1上设有显示窗10，内部设有电子线路。如图7示，电子线路包括逆变及升压电路、信号放大电路、数据处理电路及声光报警电路，逆变及升压电路将直流电源变换成脉冲高压输出至探头，所述探头的输出与信号放大电路连接。本具体实施例中，逆变及升压电路由恒流源、正反馈和变压升压电路组成，如图2所示，三极管Q1与线圈L2串联在三极管Q2的集电极和电源正极之间，电阻R2和二极管LED1的串联支路并联在限流电阻R1和稳压管D5串联支路中的限流电阻R1上，三极管Q1的基极与电阻R2和二极管LED1的连接点连接为三极管Q1的基极提供一个恒定的电压构成恒流源，三极管Q2的发射极接电源地，三极管Q2的基极与发射极之间并联有电容C1及电阻R5和二极管D1的串联支路，三极管Q2的基极与稳压管D5之间连接有电阻R3、电阻R4和线圈L1的串联支路，电感L3与电阻R6、二极管D2-4的串联支路与电容C2并联后再与电阻R8串联，然后再与探头及电阻R9并联，其中电感L1、电感L2和电感L3绕在同一磁芯上，电感L1成正反馈，电感L3形成升压。如图4所示，信号放大电路以运算放大器U1为核心组成的反相放大器构成，所述运算放大器U1的同相输入端连接有由分压电阻R10和R11分压后得到的参考电平，从探头输出的检测信号经过电阻R12从运算放大器U1的反相输入端输入。其工作原理是电阻R10和R11对电源电压进行分压，使R11上的电压大概在2伏左右，当传感器未接触到SF6气体时，A端的电压约为3-4伏，反相端放大大于同相端，叠加后其输出为负；若有SF6进入，随着SF6的浓度增加，则A端的电压也随之减小，当同相端放大大于反相端时，则输出为正，其差值越大，输出的值也越大。

如图3所示，本具体实施例中，比较器由运算放大器U4及电容C7和电阻R22构成的反馈支路组成的比例放大器构成，运算放大器U2的反相输入端与输出端连接组成的第一跟随器经过电阻R19与运算放大器U1的同相输入端连接将经过放大后的实时信号输入至比较器；运算放大器U3的反相输入端与输出端连接组成的第二跟随器的输出端经过电阻R21与运算放大器U1的反相输入端连接，第二跟随器的反相输入端与电源地之间连接有电阻R18和保持电容C6构成记忆单元，信号放大电路输出端即运算放大器U1的输出端与保持电容C6之间设有开关J1。当B端输入为负时，运算放大器U2和U3的输出都为负，三极管Q1和Q2截止，c端没有输出；当B端输入为正时，运放U2和U3的输出为正，则三极管Q3和Q4导通，D端有输出，并驱动后面的电路产生报警信号。在此时按下按键J1，则电容器C6充电，b端形成与B端相等的稳定电压，相当于将B端的电压记忆下来；当B端有新的信号进来的时候，则通过运放U4，将此时的输入与B端记忆下来的电压进行比较，只有当此时的输入比B端记忆下来的电压大时，三极管Q1和Q2才会导通，产生报警。

当然，运算放大器U4的两个输入端也可以互换，换过后只是其输出的电平与原来相反。声光报警电路包括驱动部分和由555时基及其外围元件组成的电平控制振荡电路构成，输出驱动蜂鸣器和发光二极管发出声光报警信号。

为了能同时准确地知道现场的六氟化硫实时浓度，本便携式六氟化硫检漏仪还可以设有数值显示单元，如图7所示，显示单元包括以AD转换集成电路和微处理单片机及其外围元件，AD转换集成电路选用ADC0809，微处理单片机选用AT 89C51，探头输出与AD转换集成电路连接，微处理单片机选用AT 89C51的数据输出口与显示屏微处理单片机选用AT 89C51连接，微处理单片机选用AT 89C51可选用液晶显示屏。

便携式六氟化硫检漏仪在经过一段时间使用后，探头的灵敏度会有所降低，为了延长其实用寿命，本发明中在正反馈振荡电路的反馈支路中串联有电位器，调节探头灵敏度。如图2所示，在反馈支路中串联电位器R7，电位器R7可选用数字电位器，这样通过改变电位器R7的电阻值来调节采样电阻R9上分到的电压，即可以达到调节探头的灵敏度的目的。

Claims (4)

1.一种便携式六氟化硫检漏仪，其特征在于所述便携式六氟化硫检漏仪包括探头、逆变及升压电路、信号放大电路、数据处理电路及声光报警电路，所述逆变及升压电路将直流电源变换成脉冲高压输出至探头，所述探头的输出与信号放大电路连接，所述数据处理电路中包括记忆单元和比较器，所述信号放大电路将测得的实时六氟化硫信号输出到比较器，所述比较器将测得的实时六氟化硫信号值与记忆单元中存储的值进行比较，如实时值大于存储值则将实时值存入记忆单元并控制声光报警电路报警，如实时值不大于存储值则保持记忆单元不变并控制声光报警电路关闭报警；所述比较器由一个运算放大器及外围元件组成的比例放大器构成，所述比例放大器的一个输入端与由一个运算放大器组成的第一跟随器的输出端连接，第一跟随器的输入端与信号放大电路输出端连接；所述比例放大器的另一个输入端与由另一个运算放大器组成的第二跟随器的输出端连接，第二跟随器的输入端与电源地之间连接有保持电容构成所述记忆单元，所述信号放大电路输出端与保持电容之间设有开关；所述逆变及升压电路由恒流源、正反馈振荡电路和变压升压电路组成，所述恒流源由三极管（Q1）与线圈（L2）串联在三极管（Q2）的集电极和电源正极之间，电阻（R2）和二极管（LED1）的串联支路并联在限流电阻（R1）和稳压管（D5）串联支路中的限流电阻（R1）上，三极管（Q1）的基极与电阻（R2）和二极管（LED1）的连接点连接为三极管（Q1）的基极提供一个恒定的电压构成。

2.根据权利要求1所述的便携式六氟化硫检漏仪，其特征在于：还设有显示单元，所述显示单元显示实时检测值。

3.根据权利要求1所述的便携式六氟化硫检漏仪，其特征在于：所述正反馈振荡电路的反馈支路中串联有电位器，调节探头灵敏度。

4.根据权利要求1所述的便携式六氟化硫检漏仪，其特征在于：所述信号放大电路以运算放大器为核心组成的反相放大器构成，所述反相放大器的同相输入端连接有一参考电平，检测信号从反相放大器的反相输入端输入。

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