CN103940777B - 便携式检测sf6分解组分红外激光气体传感器 - Google Patents

Abstract

一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，涉及检测GIS中SF₆气体分解组分及其含量的气体传感器。本发明主要包括窄线宽可调谐激光器、吸收气室、光电探测器、数据处理模块、真空泵等。本发明具有结构简单、便于携带、便于操作、能检测GIS内的SF₆气体分解组分及其含量，具有耦合损耗小、响应时间快、检测准确性强、精度高等特点。本发明可广泛应用于气体绝缘电气设备中SF₆气体分解组分及其含量的检测，特别适用于GIS设备中SF₆气体分解组分及其含量的检测，从而提高了对有GIS的变电站在巡检过程中GIS内部绝缘故障的预判。

Description

便携式检测SF6分解组分红外激光气体传感器

技术领域

本发明属于气体绝缘电气设备中SF₆气体分解组分及其含量的监测技术领域，具体涉及检测气体绝缘电器中SF₆气体分解组分及其含量的气体传感器。

背景技术

气体绝缘组合电器(简称GIS)具有占地面积小、运行安全可靠、维护工作量少、检修周期长等优点，在电力系统得到了广泛的应用。然而，GIS内部不可避免的绝缘缺陷将导致设备内部电场发生畸变，进而产生局部放电(PD)或出现过热状态，影响GIS的安全稳定运行，进而导致电力系统存在安全隐患。研究表明，PD和过热都会引起GIS内的SF₆绝缘气体发生分解，并且不同的绝缘缺陷可能导致绝缘气体的分解过程、分解速率、分解产物相对含量以及影响因素等不同。据2006年到2012年国家电监会发布重大事故报告表明，GIS出现的绝缘故障率正逐年上升。因此，对SF₆气体分解组分及其含量进行监测，对于衡量GIS内部局部放电总体水平、过热程度的发展趋势至关重要，甚至可以根据其组分及其含量来推断出GIS内部缺陷类型和位置，预防故障的发生，对保证电力系统的安全运行有重要的作用。红外气体传感器具有体积小、重量轻、耐高压、耐腐蚀、不受电磁干扰、灵敏度高、响应时间快等一系列优点，是最趋于实用化的一种气体传感技术。它利用被测气体的吸收光谱随被测气体分子的化学结构、浓度而产生不同的特征进行检测，从而具有了选择性、鉴别性和气体浓度的唯一确定性等特点，并且稍加更换特定波长的激光源，就能监测SF₆分解的其他特征组分气体。

现有检测GIS中SF₆分解组分的传感器，如2012年6月20日公布号为CN102507496A的“光谱吸收型光纤传感器检测SF₆分解气体的装置及方法”专利，公开的装置包括感应调压器、无电晕实验变压器、无局部放电保护电阻、标准电容分压器、GIS模拟元件、无感电阻、示波器、光谱吸收型光纤传感器等。其中所述的光谱吸收型光纤传感器，主要由激光器(包括激光器驱动电源和温度控制器)、气室、光电探测器组成，用以对所述装置的GIS模拟元件中SF₆分解气体组分进行检测。该传感器的主要缺点是：

1、该专利结构复杂，装置所述气室内部由五个光纤耦合器和五个光纤准直器构成，且对每个光纤耦合器和光纤准直器的位置、角度均有具体的要求，加大了装置制造工程的难度，也使得装置检测过程中的可靠性得不到保障，进而可能对GIS内部缺陷出现漏报，不能准确的判断GIS的运行状态。

2、该专利是通过检测光信号强度来判断SF₆分解气体组分浓度的，但光信号经过五个光纤耦合器和五个光纤准直器后会产生较大的光能损耗，对测量结果的精度和准确性有较大的影响，从而使得利用结果对GIS内部缺陷类型的判定出现错报，进而影响领导层对整个电力系统的有效决策。

3、该专利其应用范围较窄，从该专利的装置和方法上来看，只能对GIS模拟元件中SF₆局部放电分解气体进行测量，不能对真实GIS设备SF₆气体分解组分及其含量进行测量，更不能对GIS设备中由于过热导致SF₆分解进行测量。

4、该专利公开的装置包括感应调压器、无电晕实验变压器、无局部放电保护电阻、标准电容分压器、GIS模拟元件、无感电阻、示波器、光谱吸收型光纤传感器等组成，其所述的感应调压器、无电晕实验变压器体积过大，只能固定在某个GIS变电站中的具体位置使用，不具有很好的携带性，不能对变电站完成快速的巡检任务。

5、该专利所述实验方法检测时间较长，在实验准备中检查气室的密封性需静置1小时、清洗气室需冲洗10min－15min，实验结束后需冲洗10min－15min，再加上检测时所耗用的时间，不能迅速的判断出待测气体中分解组分及浓度，从而不能及时判断GIS内部的缺陷故障，进而不能实时准确的掌握电力系统的运行状态。

发明内容

本发明的目的是针对现有检测GIS中SF₆分解组分的传感器的不足，提供一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器。本发明气体传感器能检测GIS内的SF₆气体分解组分及其含量，并且有结构简单、耦合损耗小、便于携带、便于操作、响应时间快、检测准确性强、精度高等特点，能够及时有效的预防GIS内部绝缘故障的发生，确保电力系统的安全运行。

实现本发明目的的技术方案是：一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，主要包括由激光驱动电源和激光温度控制器组成的窄线宽可调谐激光器、吸收气室、光电探测器、数据处理模块、真空泵等。检测时，先将所述吸收气室内部气体抽至真空，而后将在变电站定期巡检时所抽取的SF₆分解气体通过传感器进气导管进入所述吸收气室，由所述窄线宽可调谐激光器发射出一定功率、特定波长的激光经过单模光纤进入所述吸收气室一端的光纤准直器，所述光纤准直器将光纤出射的光经准直后变为平行光，经所述吸收气室中凹型反射镜和凸型反射镜将平行光反至射所述光纤耦合器，所述光纤耦合器将激光耦合到所述单模光纤并传输到光电探测器中，然后将所述窄线宽可调谐激光器的波长和功率数值及所述吸收气室内部气压和温度状态输入至数据处理模块，由数据处理模块将所述光电探测器传输的光强信号变化通过计算显示成SF₆分解气体组分及含量，检测完成后用真空泵将所述吸收气室内SF₆分解气体由出气导管排出。

所述的吸收气室，主要由壳体、数显温度传感器、数显压力表、光纤准直器、光纤耦合器、单模光纤、高透窗口镜片、凹型和凸型反射镜及进、出气导管及其控制阀等组成。所述的壳体的材料为3－5mm厚的不锈钢板或铝镁合金板，用以承受检测过程中的内外气压及耐SF₆分解组分的腐蚀性。所述的壳体的形状为前端为长方形、后端为管形的组合壳体，所述前端长方形壳体的长度为50－80mm，宽度为100－150mm，高度为40－70mm；所述后端管形壳体的内径为8－12mm，长度为900－1200mm。所述前端长方形壳体内且对应所述后端管形壳体处，设置一对应于所述后端管形壳体内径相同的通孔，所述后端的管形壳体的前端焊接在该通孔处与所述的前端长方形壳体形成一整体，在所述的前端长方形壳体与所述后端的管形壳体的交接处设置一块所述高透窗口镜片，用以隔离和密封所述后端管形壳体，同时能使光路连接所述前端长方形壳体和所述后端管形壳体。在所述壳体的内表面上涂覆一层厚度为1－3mm的聚四氟乙稀或黑色绝缘漆，使内壁不吸收红外光、不与被测气体发生化学反应、避免外界干扰，从而保证检测的精度。所述凹型反射镜设置在所述壳体内壁后端(即所述后端管形壳体后端)，并在与凹型反射镜对应的所述壳体内壁前端(即所述前端长方形壳体的前端)设置所述的凸型反射镜，所述凹型和凸型反射镜用以使光路按预想路线沿所述后端管形壳体内行进。在所述壳体内壁前端(即所述前端长方形壳体的前端)并位于所述凸型反射镜上、下两侧面上分别设置孔径与所述光纤准直器和所述光纤耦合器外径相匹配的通孔。所述光纤准直器和所述光纤耦合器分别固接在相应侧的一个通孔中，并分别通过所述单模光纤与所述窄线宽可调谐激光器的所述激光驱动电源的输出端和所述光电探测器输入端相连，所述光纤准直器将光纤出射的光经准直后变为平行光，经所述吸收气室中所述凹型反射镜和所述凸型反射镜将平行光反射至所述光纤耦合器耦合到所述单模光纤并传输到所述光电探测器。在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片后部，设置一孔径为4－6mm的进气孔，所述的进气导管一端通过进气控制阀和密封圈与所述的进气孔固接，所述的进气导管另一端由操作人员控制，以便将巡检所采集到的GIS内部SF₆分解组分气体注入至所述的吸收气室内。在所述进气孔后端设置一孔径与所述的数显温度传感器外径相匹配的通孔，将所述的数显温度传感器固接，用以实时掌握所述吸收气室内部的检测温度。所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜前部，设置一孔径为4－6mm的出气孔，所述的出气导管一端通过出气控制阀和密封圈与所述的出气孔固接，所述的出气导管另一端与所述真空泵连通，用以将所述吸收气室内抽至真空状态。在所述出气孔前端设置一孔径与所述的数显压力表外径相匹配的通孔，将所述的数显压力表固接，用以检测所述吸收气室抽真空时是否达到真空状态、密封性能以及检测在通气时所述检测气室内部实际气压。所述的数显温度传感器为市购产品，使用环境温度为-20～70℃，基本误差为±0.2％，液晶显示，用以检验所述吸收气室内部待测气体实时温度。所述的数显压力真空表为市购产品，检测压力范围为-100-250Kpa，准确度等级0.05，LCD显示，使用温度0-50℃，用以检验所述吸收气室气密性以及监测实验过程中气室内部实时压力。所述的进气控制阀、出气控制阀均为市购的不锈钢产品，用以耐腐蚀。所述的进气导管、出气导管为市购的聚四氟乙烯材质产品，用以耐压和耐腐蚀性。所述的光纤准直器为市购产品，工作波长1250.00-1650.00nm，用以将光纤内传输的光变成准直光(即平行光)。所述的光纤耦合器为市购产品，工作波长1250.00-1650.00nm，用以将光耦合到所述单模光纤中。所述的单模光纤为市购产品，工作波长1300.00-1550.00nm，用以激光的传输通道。所述的高透窗口镜片为市购产品，透射波长为为1000.00-1500.00nm，透射率大于95％，用以将激光透射至所要求位置和对气室进行密封。所述的凹型反射镜和凸型反射镜为市购产品，反射波长为1000.00-1500.00nm，反射率大于99％，用以将激光反射至所要求的位置。

所述的窄线宽可调谐激光器为由激光器驱动电源和激光器温度控制器组成的市购产品，所述的窄线宽可调谐激光器产生调谐波长为1250.00-1600.00nm、功率在10－20mw以上、带宽为0.1－0.5nm的红外窄带激光，用以提供检测待测气体所需要的特定波长的红外激光。所述的激光器温度控制器通过数据连接线与所述的激光器驱动电源连接，用以控制所述窄线宽可调谐激光器的输出波长。所述的激光器驱动电源通过光纤接口和单模光纤与所述光纤准直器的输入端连接，用以调节输出电流的大小来控制所述窄线宽可调谐激光器输出功率。

所述的光电探测器为市购产品，检测波长范围为800.00-1700.00nm、响应率为0.9*10⁷/10⁶V/W。所述的光电探测器的输入端通过光纤接口和所述单模光纤与所述的光纤耦合器的输出端连接，用以将所述吸收气室内吸收待测的SF₆分解气体红外激光光强信号传输给所述光电探测器进行检测，并将所得红外激光光强信号强度传输给所述数据处理模块进一步进行处理。

所述的数据处理模块由单片机、输入模块、显示模块组成，用以根据操作人员输入的所述窄线宽可调谐激光器的波长和功率数值及所述检测气室内部气压和温度状态，按照出厂前的设置的相关算法对所述光电探测器传输的红外激光光电信号进行数据统计、处理及显示。所述的输入模块为市购产品，与所述的单片机相连，用以将所述窄线宽可调谐激光器的波长和功率数值及所述检测气室内部气压和温度状态。所述单片机为市购产品，与所述的光电探测器和所述的输入模块相连，用以根据所述输入模块输入的参数根据出厂前预先设置的相关算法将所述的光电探测器的信号进行统计、分析处理成SF₆分解气体组分及含量数据，传送至所述的显示模块。所述显示模块为市购产品，与所述的单片机相连接，用以将分析计算出的SF₆分解气体组分及含量数据显示出来，便于用户读取。

所述的真空泵为市购产品，待检测完毕后，用以将所述吸收气室内的SF₆分解气体抽净排出，以便保证下次检测的准确性。

本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果：

(1)本发明传感器中采用了凹型和凸型反射镜对红外激光进行反射，形成了较长的有效检测光程，在精减了系统结构的同时，加快了调整光路时间，减小的耦合损耗，大大提高对SF₆分解组分气体浓度测量的准确性和精度，确保了利用结果对GIS内部缺陷诊断的准确性；

(2)本发明传感器中所检测的信号为光信号，有效避免外界其他因素的干扰，特别是GIS变电站中的强电磁干扰，进一步提高了检测结果的稳定性和准确性；

(3)本发明传感器利用红外光谱吸收理论，光源采用窄线激光，能够克服由于不同气体吸收光谱的重叠造成的系统对不同气体的交叉敏感效应，检测结果有针对性，并且又进一步提高了检测精度；

(4)本发明传感器将气室设计为封闭型圆柱管状，在增加有效光程的同时，减小了待测气体的使用量，并且强化了移动性和便携性，携带方便；

(5)本发明传感器中可调谐激光器可以根据待测气体的特征吸收峰的不同而选择不同波长范围的激光器，因而能实现对SF₆分解气体的不同组分进行检测，从而提高了对绝缘故障判断的准确性。

本发明可广泛应用于气体绝缘电气设备中SF₆气体分解组分及其含量的检测，特别适用于GIS设备中SF₆气体分解组分及其含量的检测，从而提高了对有GIS的变电站在巡检过程中GIS内部绝缘故障的预判。同时也可应用于科研、教学、研究院所对红外气体传感器用以气体检测的分析和应用。

附图说明

图1为本发明红外激光气体传感器原理框图；

图2为图1中吸收气室的结构图；

图中：1激光器驱动光源，2激光器温度控制，3数据处理模块，4进气导管，5吸收气室，6出气导管，7真空泵，8光电探测器，9单模光纤，10光纤准直器，11高透窗口镜片，12进气控制阀，13数显温度传感器，14凹型反射镜，15出气控制阀，16数显压力表，17光纤耦合器，18壳体，19凸型反射镜。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。

实施例1

如图1、2所示，一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，主要包括由激光驱动电源1和激光温度控制器2组成的窄线宽可调谐激光器、吸收气室5、光电探测器8、数据处理模块3、真空泵7等。检测时，先将所述吸收气室5内部气体抽至真空，而后将在变电站定期巡检时所抽取的SF₆分解气体通过传感器进气导管4进入所述吸收气室5，由所述窄线宽可调谐激光器发射出一定功率、特定波长的激光经过单模光纤9进入所述吸收气室5一端的光纤准直器10，所述光纤准直器10将光纤出射的光经准直后变为平行光，经所述吸收气室5中凹型反射镜14和凸型反射镜19将平行光反至射所述光纤耦合器17，所述光纤耦合器17将激光耦合到单模光纤9并传输到光电探测器8中，然后将所述窄线宽可调谐激光器的波长和功率数值及所述吸收气室5内部气压和温度状态输入至数据处理模块3，由数据处理模块3将所述光电探测器8传输的光强信号变化通过计算显示成SF₆分解气体组分及含量，检测完成后用真空泵7将所述吸收气室内SF₆分解气体由出气导管6排出。

所述的吸收气室5，主要由壳体18、数显温度传感器16、数显压力表13、光纤准直器10、光纤耦合器17、单模光纤9、高透窗口镜片11、凹型14和凸型反射镜19及进、出气导管及其控制阀等组成。所述的外壳18的材料为4mm厚的不锈钢板，用以承受检测过程中的内外气压及耐SF₆分解组分的腐蚀性。所述的壳体18的形状为前端为长方形、后端为管形的组合壳体，所述前端长方形壳体的长度为60mm，宽度为120mm，高度为60mm；所述后端管形壳体的内径为10mm，长度为1100mm。所述前端长方形壳体内且对应所述后端管形壳体处，设置一对应于所述后端管形壳体内径相同的通孔，所述后端的管形壳体的前端焊接在该通孔处与所述的前端长方形壳体形成一整体，在所述的前端长方形壳体与所述后端的管形壳体的交接处设置一块所述高透窗口镜片11，用以隔离和密封所述后端管形壳体，同时能使光路连接所述前端长方形壳体和所述后端管形壳体。在所述壳体18的内表面上涂覆一层厚度为2mm的聚四氟乙稀，使内壁不吸收红外光、不与被测气体发生化学反应、避免外界干扰，从而保证检测的精度。所述凹型反射镜14设置在所述壳体18内壁后端(即所述后端管形壳体后端)，并在与凹型反射镜14对应的所述壳体18内壁前端(即所述前端长方形壳体的前端)设置所述的凸型反射镜19，所述凹型14和凸型反射镜19用以使光路按预想路线沿所述后端管形壳体内行进。在所述壳体18内壁前端(即所述前端长方形壳体的前端)并位于所述凸型反射镜19上、下两侧面上分别设置一个孔径与所述光纤准直器10和所述光纤耦合器17外径相匹配的通孔。所述光纤准直器10和所述光纤耦合器17分别固接在相应侧的一个通孔中，并分别通过所述单模光纤9与所述窄线宽可调谐激光器的所述激光驱动电源1的输出端和所述光电探测器8输入端相连，所述光纤准直器10将光纤出射的光经准直后变为平行光，经所述吸收气室5中所述凹型反射镜14和所述凸型反射镜18将平行光反射至所述光纤耦合器17耦合到所述单模光纤9并传输到所述光电探测器8。在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片11后部，设置一孔径为5mm的进气孔，所述的进气导管4一端通过进气控制阀12和密封圈与所述的进气孔固接，所述的进气导管4另一端由操作人员控制，以便将巡检所采集到的GIS内部SF₆分解组分气体注入至所述的吸收气室5内。在所述进气孔后端设置一孔径与所述的数显温度传感器13外径相匹配的通孔，将所述的数显温度传感器13固接，用以实时掌握所述吸收气室5内部的检测温度。所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜14前部，设置一孔径为5mm的出气孔，所述的出气导管6一端通过出气控制阀15和密封圈与所述的出气孔固接，所述的出气导管6另一端与所述真空泵7连通，用以将所述吸收气室5内抽至真空状态。在所述出气孔前端设置一孔径与所述的数显压力表16外径相匹配的通孔，将所述的数显压力表16固接，用以检测所述吸收气室5抽真空时是否达到真空状态、密封性能以及检测在通气时所述检测气室内部实际气压。所述的数显温度传感器13为市购产品，使用环境温度为-20～70℃，基本误差为±0.2％，液晶显示，用以检验所述吸收气室5内部待测气体实时温度。所述的数显压力真空表16为市购产品，检测压力范围为-100-250Kpa，准确度等级0.05，LCD显示，使用温度0-50℃，用以检验所述吸收气室5气密性以及监测实验过程中气室内部实时压力。所述的进气控制阀12、出气控制阀15为均市购的不锈钢产品，用以耐腐蚀。所述的进气导管4、出气导管6为市购的聚四氟乙烯材质产品，用以耐压和耐腐蚀性。所述的光纤准直器10为市购产品，工作波长1250.00-1650.00nm，用以将光纤内传输的光变成准直光(即平行光)。所述的光纤耦合器17为市购产品，工作波长1250.00-1650.00nm，用以将光耦合到所述单模光纤9中。所述的单模光纤9为市购产品，工作波长1300.00-1550.00nm，用以激光的传输通道。所述的高透窗口镜片11为市购产品，透射波长为为1000.00-1500.00nm，透射率大于95％，用以将激光透射至所要求位置和对气室进行密封。所述的凹型反射镜14和凸型反射镜18为市购产品，反射波长为1000.00-1500.00nm，反射率大于99％，用以将激光反射至所要求的位置。

所述的窄线宽可调谐激光器为由激光器驱动电源1和激光器温度控制器2组成的市购产品，所述的窄线宽可调谐激光器产生调谐波长为1250.00-1600.00nm、功率在15mw、带宽为0.3nm的红外窄带激光，用以提供检测待测气体所需要的特定波长的红外激光。所述的激光器温度控制器2通过数据连接线与所述的激光器驱动电源1连接，用以控制所述窄线宽可调谐激光器的输出波长。所述的激光器驱动电源2通过光纤接口和单模光纤与所述光纤准直器10的输入端连接，用以调节输出电流的大小来控制所述窄线宽可调谐激光器输出功率。

所述的光电探测器8为市购产品，检测波长范围为800.00-1700.00nm、响应率为0.9*10⁷/10⁶V/W。所述的光电探测器8的输入端通过光纤接口和单模光纤与所述的光纤耦合器17的输出端连接，用以将所述吸收气室5内吸收待测的SF₆分解气体红外激光光强信号传输给所述光电探测器8进行检测，并将所得红外激光光强信号强度传输给所述数据处理模块3进一步进行处理。

所述的数据处理模块3由单片机、输入模块、显示模块组成，用以根据操作人员输入的所述窄线宽可调谐激光器的波长和功率数值及所述检测气室5内部气压和温度状态，按照出厂前的设置的相关算法对所述光电探测器8传输的红外激光光电信号进行数据统计、处理及显示。所述的输入模块为市购产品，与所述的单片机相连，用以将所述窄线宽可调谐激光器的波长和功率数值及所述检测气室5内部气压和温度状态。所述单片机为市购产品，与所述的光电探测器8和所述的输入模块相连，用以根据所述输入模块输入的参数根据出厂前预先设置的相关算法将所述的光电探测器8的信号进行统计、分析处理成SF₆分解气体组分及含量数据，传送至所述的显示模块。所述显示模块为市购产品，与所述的单片机相连接，用以将分析计算出的SF₆分解气体组分及含量数据显示出来，便于用户读取。

所述的真空泵7为市购产品，待检测完毕后，用以将所述吸收气室内的SF₆分解气体抽净排出，以便保证下次检测的准确性。

实施例2

一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，同实施例1，其中：所述的壳体18的材料为3mm厚的不锈钢板，所述前端长方形壳体的长度为50mm，宽度为100mm，高度为40mm；所述后端管形壳体的内径为8mm，长度为900mm。在所述壳体18内表面上涂覆一层厚度为1mm的聚四氟乙稀，在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片11后部，设置一孔径为4mm的进气孔。所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜14前部，设置一孔径为4mm的出气孔。所述的窄线宽可调谐激光器功率在10mw、带宽为0.1nm的红外窄带激光。

实施例3

一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，同实施例1，其中：所述的壳体18的材料为5mm厚的不锈钢板，所述前端长方形壳体的长度为80mm，宽度为150mm，高度为70mm；所述后端管形壳体的内径为12mm，长度为1200mm。在所述壳体18内表面上涂覆一层厚度为3mm的聚四氟乙稀。在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片11后部，设置一孔径为6mm的进气孔。所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜14前部，设置一孔径为6mm的出气孔。所述的窄线宽可调谐激光器产生功率在20mw、带宽为0.5nm的红外窄带激光。

实施例4

一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，同实施例1，其中：所述的壳体18的材料为4mm厚的铝镁合金板，所述前端长方形壳体的长度为60mm，宽度为120mm，高度为60mm；所述后端管形壳体的内径为10mm，长度为1100mm。在所述壳体18内表面上涂覆一层厚度为2mm的黑色绝缘漆，在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片11后部，设置一孔径为5mm的进气孔。所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜14前部，设置一孔径为5mm的出气孔。所述的窄线宽可调谐激光器功率在15mw、带宽为0.3nm的红外窄带激光。

实施例5

一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，同实施例1，其中：所述的壳体18的材料为3mm厚的铝镁合金板，所述前端长方形壳体的长度为50mm，宽度为100mm，高度为40mm；所述后端管形壳体的内径为8mm，长度为900mm。在所述壳体18内表面上涂覆一层厚度为1mm的黑色绝缘漆，在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片11后部，设置一孔径为4mm的进气孔。所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜14前部，设置一孔径为4mm的出气孔。所述的窄线宽可调谐激光器功率在10mw、带宽为0.1nm的红外窄带激光。

实施例6

一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，同实施例1，其中：所述的壳体18的材料为5mm厚的铝镁合金板，所述前端长方形壳体的长度为80mm，宽度为150mm，高度为70mm；所述后端管形壳体的内径为12mm，长度为1200mm。在所述壳体18内表面上涂覆一层厚度为3mm的黑色绝缘漆。在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片11后部，设置一孔径为6mm的进气孔。所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜14前部，设置一孔径为6mm的出气孔。所述的窄线宽可调谐激光器产生功率在20mw、带宽为0.5nm的红外窄带激光。

Claims (1)

1.一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器，其特征在于主要包括由激光驱动电源(1)和激光温度控制器(2)组成的窄线宽可调谐激光器、吸收气室(5)、光电探测器(8)、数据处理模块(3)、真空泵(7)；

所述的吸收气室(5)，主要由壳体(18)、数显温度传感器(13)、数显压力表(16)、光纤准直器(10)、光纤耦合器(17)、单模光纤(9)、高透窗口镜片(11)、凹型和凸型反射镜及进、出气导管及其控制阀组成，所述的壳体(18)的材料为3－5mm厚的不锈钢板或铝镁合金板，所述的壳体(18)的形状为前端为长方形、后端为管形的组合壳体，所述前端长方形壳体的长度为50－80mm，宽度为100－150mm，高度为40－70mm，所述后端管形壳体的内径为8－12mm，长度为900－1200mm，所述前端长方形壳体内且对应所述后端管形壳体处，设置一对应于所述后端管形壳体内径相同的通孔，所述后端的管形壳体的前端焊接在该通孔处与所述的前端长方形壳体形成一整体，在所述的前端长方形壳体与所述后端的管形壳体的交接处设置一块所述高透窗口镜片(11)，在所述壳体(18)的内表面上涂覆一层厚度为1－3mm的聚四氟乙稀或黑色绝缘漆，所述凹型反射镜(14)设置在所述壳体(18)内壁后端，即所述后端管形壳体后端，并在与凹型反射镜(14)对应的所述壳体(18)内壁前端，即所述前端长方形壳体的前端设置所述的凸型反射镜(19)，在所述壳体(18)内壁前端，即所述前端长方形壳体的前端并位于所述凸型反射镜(19)上、下两侧面上分别设置一个孔径与所述光纤准直器(10)和所述光纤耦合器(17)外径相匹配的通孔，所述光纤准直器(10)和所述光纤耦合器(17)分别固接在相应侧的一个通孔中，并分别通过所述单模光纤(9)与所述窄线宽可调谐激光器的所述激光驱动电源(1)的输出端和所述光电探测器(8)输入端相连，所述光纤准直器(10)将光纤出射的光经准直后变为平行光，经所述吸收气室(5)中所述凹型反射镜(14)和所述凸型反射镜(19)将平行光反射至所述光纤耦合器(17)耦合到所述单模光纤(9)并传输到所述光电探测器(8)，在所述后端管形壳体前端由上而下设置并位于所述高透窗口镜片(11)后部，设置一孔径为4－6mm的进气孔，所述的进气导管(4)一端通过进气控制阀(12)和密封圈与所述的进气孔固接，在所述进气孔后端设置一孔径与所述的数显温度传感器(13)外径相匹配的通孔，将所述的数显温度传感器(13)固接，所述后端管形壳体后端由下至上设置并位于所述凹型反射镜(14)前部，设置一孔径为4－6mm的出气孔，所述的出气导管(6)一端通过出气控制阀(15)和密封圈与所述的出气孔固接，所述的出气导管(6)另一端与所述真空泵(7)连通，在所述出气孔前端设置一孔径与所述的数显压力表(16)外径相匹配的通孔，将所述的数显压力表(16)固接，所述的进气控制阀(12)、出气控制阀(15)的材料均为不锈钢材质，所述的进气导管(4)、出气导管(6)的材料均为聚四氟乙烯；

所述的窄线宽可调谐激光器为由激光器驱动电源(1)和激光器温度控制器(2)组成的产品，所述的激光器温度控制器(2)通过数据连接线与所述的激光器驱动电源连接，所述的激光器驱动电源(1)通过光纤接口和所述单模光纤(9)与所述光纤准直器(10)的输入端连接；

所述的光电探测器(8)的输入端通过光纤接口和所述单模光纤(9)与所述的光纤耦合器(17)的输出端连接；

所述的数据处理模块(3)由单片机、输入模块、显示模块组成，所述的输入模块与所述的单片机相连，所述单片机与所述的光电探测器(8)和所述的输入模块相连，所述显示模块与所述的单片机相连接；

所述的真空泵(7)与所述出气导管相连接。