CN105181654A - 一种透光率检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透光率检测装置，包括：光源，第一球面反射镜，第二球面反射镜，第三球面反射镜和第四球面反射镜，样品架和100%光量调节器，第五平面镜，扇形斩波镜，浅椭圆镜，参考架，光楔，第六平面反射镜，第八平面反射镜，扇形斩波镜马达，第十平面镜，入射狭缝，离轴抛物镜，转动反射镜，第一光栅，第二光栅；出射狭缝，带通滤光器，第十四平面反射镜，椭球反射镜，热电偶；变压器，场效应管；主放大器，二极管环形解调器，滤波器，调制器，功率放大器，伺服马达，记录笔，还包括扫描马达，该扫描马达带动第一光栅和第二光栅进行扫描，第一光栅和第二光栅与记录笔同步，记录笔记录红外光谱的吸收光谱图，并输出样品的透光率。

Description

一种透光率检测装置

技术领域

本发明涉及一种透光率检测装置。

背景技术

在高压电力设备上安装红外光学窗口，利用红外探测和成像技术对高压电力设备进行状态检修，在国外已经得到广泛的使用和技术认可。统计数据表明，在高压电力设备生产运行过程中60%以上的故障和事故是由部分电气元件的异常发热引起的，由此造成的经济损失及事故危害是巨大的，全国的电力安全事故损失每年超过数十亿元。电力设备中的配电设备（10kv以上的高压开关柜）的发展方向是实现自诊断，智能化，高压配电室无人值守，从定期检修转为状态检修。

由于高压电力设备中的高压开关触头和母线排连接点处于特殊的环境中，传统的热电偶、测温探头、光纤等无法实现精确测温。红外窗口是一个可以透过紫外线、可见光、红外线的光学窗口，将具有红外窗口安装在开关柜上，就可实现开关柜在运行状态下红外成像测温。红外窗口是配套安装透红外线玻璃的检测透视窗口，通常包含金属法兰、0型密封圈、保护盖和光学窗口，其中光学窗口的工作波段可透紫外线、可见光和红外线（取决于工作波长）。窗口分短波窗口和长波窗口，两类窗口的不同只是玻璃材料的不一样。光学窗口的透光率是一项重要的指标，通常要求工作波长0.15-14微米的长波红外窗口，在0.15微米时，窗口的红外线透过率为94%。在12.5微米时，窗口红外线透过率为92%。工作波长0.15-7微米的短波红外窗口，在0.15微米时，窗口的红外线透过率为94%。在7微米时，窗口红外线透过率为92%。

在光学窗口的生产制造过程中需要检测透过率。光学窗口的主要部件是晶体材料，目前我国已经掌握的核心晶体生长技术是将氯化钠、钡或钠等化学品加工成晶片，作为光学窗口的晶体材料。对于这些化学品的透光率的检测技术目前精度不够，无法满足红外窗口的要求。

发明内容

为了解决以上技术问题，本申请提供一种检测氯化钠、钡或钠等化学品的透光率的检测装置，包括光源，用于提供所用光谱区内所有波长的光；第一球面反射镜，第二球面反射镜，第三球面反射镜和第四球面反射镜，其中第一球面反射镜和第二球面反射镜用于将光源发出的光分为两束，其中一束光被第三球面反射镜聚焦成为参考光束，另一束光被第四球面反射镜聚焦成为样品光束；该样品光束通过样品架和100%光量调节器后，由第五平面镜反射到扇形斩波镜上，再由扇形斩波镜的反光半圆面反射到一倍转像镜上，该一倍转像镜为浅椭圆镜；该参考光束通过参考架和光楔后再经过第六平面反射镜和第八平面反射镜反射并透过扇形斩波镜的透光半圆区照射到浅椭圆镜上，扇形斩波镜由扇形斩波镜马达以每秒10Hz的频率带动着转动，使得该样品光束和该参考光束在浅椭圆镜上交替重合，该样品光束和该参考光束的重合光被浅椭圆镜经过第十平面镜聚焦在入射狭缝上，该入射狭缝设置在离轴抛物镜的焦点上，该离轴抛物镜将入射光线变成平行光，经转动反射镜反射和第一光栅衍射或直接经第二光栅衍射，使重合光变成色散光；该色散光经过离轴抛物镜和第十三平面反射镜反射，在出射狭缝的背面聚成光谱带；通过出射狭缝的光谱经过带通滤光器滤去光栅的高次光谱，再经过第十四平面反射镜反射，由椭球反射镜聚焦到热电偶上；样品插入所述的样品架中，标准物质插入所述的参考架中，该标准物质用于校正光度准确度和波长准确度；该样品吸收红外光使得热电偶上接收到强弱交替的光信号，该光信号被输入变压器升压，然后送到场效应管进行前置放大；经过前置放大的信号送入主放大器，该主放大器中装有双T滤波电路，用于对10Hz交流信号进行选频放大，放大后的10Hz交流信号送入二极管环形解调器进行解调，解调后的直流信号经过滤波器滤波以后又被调制器调制成50Hz的交流信号，该50Hz的交流信号由功率放大器进行功率放大，用于驱动伺服马达转动，该伺服马达的转动一方面带动记录笔记录吸收光谱的信号，另一方面带动光楔的移动，用于补偿该样品光束和该参考光束之间的光强差，直到该样品光束和该参考光束的光强达到平衡；该检测装置还包括扫描马达，该扫描马达带动第一光栅和第二光栅进行扫描，该第一光栅和第二光栅与所述的记录笔同步，该记录笔记录红外光谱的吸收光谱图，并输出样品的透光率。

所述的光源为氢弧灯，氘灯，汞灯，钨灯，卤钨灯，硅碳棒或激光光源。

所述的带通滤光器包括四块旋转带通滤光片。

所述的场效应管的噪音系数在0.5分贝以下，输入阻抗在10⁸Ω以上，跨导在3000μV以上。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供的透光率检测装置测量范围广，灵敏度高，选择性好，应用范围广，操作简便快速，准确度高，而且装置成本低，容易普及推广应用。

附图说明

图1为本发明所述的透光率检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据光吸收定律，物质吸收特定波长光的量与物质本身的结构以及物质的厚度有关。本领域公知，如果白光通过棱镜以后，在白色屏幕上就会按波长顺序由红到紫有秩序地分开并排列起来，这些由不同颜色排列而成的光带叫做白光的光谱。如果把这种情况推而广之，那么，凡是按波长顺序排列的电磁辐射都可称为光谱。

如果一束光通过某吸光物质，由于吸光物质对不同波长的选择吸收，就会在白色屏幕上，出现一个或数个暗线或暗带，由这些因吸收而形成暗线或暗带的光谱称为吸收光谱。吸收光谱是物质对不同波长的光选择吸收的结果，是由于一定波长的光连续照射物质的时候，一个或多个具有一定波长的光子被吸收，产生了能级之间的跃迁，形成了吸收光谱。本申请所述的透光率检测装置能够记录红外光谱的吸收光谱图，并输出样品的透光率。

如图1所示，本申请提供一种检测氯化钠、钡或钠等化学品的透光率的检测装置，包括光源S，用于提供所用光谱区内所有波长的光；第一球面反射镜1，第二球面反射镜2，第三球面反射镜3和第四球面反射镜4，其中第一球面反射镜1和第二球面反射镜2用于将光源S发出的光分为两束，其中一束光被第三球面反射镜3聚焦成为参考光束，另一束光被第四球面反射镜4聚焦成为样品光束；该样品光束通过样品架21和100%光量调节器22后，由第五平面镜5反射到扇形斩波镜7上，再由扇形斩波镜7的反光半圆面反射到一倍转像镜9上；该一倍转像镜9为浅椭圆镜；该参考光束通过参考架23和光楔后再经过第六平面反射镜6和第八平面反射镜8反射并透过扇形斩波镜7的透光半圆区照射到浅椭圆镜9上，扇形斩波镜7由扇形斩波镜马达以每秒10Hz的频率带动着转动，使得该样品光束和该参考光束在浅椭圆镜9上交替重合，该样品光束和该参考光束的重合光被浅椭圆镜9经过第十平面镜10聚焦在入射狭缝S1上，该入射狭缝S1设置在离轴抛物镜11的焦点上，该离轴抛物镜11将入射光线变成平行光，经转动反射镜12反射和第一光栅G1衍射或直接经第二光栅G2衍射，使重合光变成色散光；该色散光经过离轴抛物镜11和第十三平面反射镜13反射，在出射狭缝S2的背面聚成光谱带；通过出射狭缝S2的光谱经过带通滤光器F滤去光栅的高次光谱，再经过第十四平面反射镜14反射，由椭球反射镜15聚焦到热电偶TC上；样品插入所述的样品架21中，标准物质插入所述的参考架23中，该标准物质用于校正光度准确度和波长准确度；该样品吸收红外光使得热电偶TC上接收到强弱交替的光信号，该光信号非常微弱，被输入变压器升压，然后送到场效应管进行前置放大；经过前置放大的信号送入主放大器，该主放大器中装有双T滤波电路，用于对10Hz交流信号进行选频放大，放大后的10Hz交流信号送入二极管环形解调器进行解调，解调后的直流信号经过滤波器滤波以后又被调制器调制成50Hz的交流信号，该50Hz的交流信号由功率放大器进行功率放大，用于驱动伺服马达转动，该伺服马达的转动一方面带动记录笔记录吸收光谱的信号，另一方面带动光楔的移动，用于补偿该样品光束和该参考光束之间的光强差，直到该样品光束和该参考光束的光强达到平衡；该检测装置还包括扫描马达，该扫描马达带动第一光栅和第二光栅进行扫描，该第一光栅和第二光栅与所述的记录笔同步，该记录笔记录红外光谱的光谱图，并输出样品的透光率。

所述的标准物质是指一种成批生产的、具有良好特性的物质，用于校准测量器具，评价测量方法或确定材料特性量值的物质。标准物质由国家技术监督局颁布，采用绝对分析法或两种以上不同原理的准确可靠的分析方法定值。

所述的光源S为氢弧灯，氘灯，汞灯，钨灯，卤钨灯，硅碳棒或激光光源。

所述的带通滤光器F包括四块旋转带通滤光片。

所述的场效应管的噪音系数在0.5分贝以下，输入阻抗在10⁸Ω以上，跨导在3000μV以上。

综上所述，即为本发明实施例内容，而显然本发明的实施方式并不仅限于此，其可根据不同应用环境，利用本发明的功能实现相应的需求。

Claims (4)

1.一种透光率检测装置，其特征在于，包括：包括光源，用于提供所用光谱区内所有波长的光；第一球面反射镜，第二球面反射镜，第三球面反射镜和第四球面反射镜，其中第一球面反射镜和第二球面反射镜用于将光源发出的光分为两束，其中一束光被第三球面反射镜聚焦成为参考光束，另一束光被第四球面反射镜聚焦成为样品光束；该样品光束通过样品架和100%光量调节器后，由第五平面镜反射到扇形斩波镜上，再由扇形斩波镜的反光半圆面反射到一倍转像镜上，该一倍转像镜为浅椭圆镜；该参考光束通过参考架和光楔后再经过第六平面反射镜和第八平面反射镜反射并透过扇形斩波镜的透光半圆区照射到浅椭圆镜上，扇形斩波镜由扇形斩波镜马达以每秒10Hz的频率带动着转动，使得该样品光束和该参考光束在浅椭圆镜上交替重合，该样品光束和该参考光束的重合光被浅椭圆镜经过第十平面镜聚焦在入射狭缝上，该入射狭缝设置在离轴抛物镜的焦点上，该离轴抛物镜将入射光线变成平行光，经转动反射镜反射和第一光栅衍射或直接经第二光栅衍射，使重合光变成色散光；该色散光经过离轴抛物镜和第十三平面反射镜反射，在出射狭缝的背面聚成光谱带；通过出射狭缝的光谱经过带通滤光器滤去光栅的高次光谱，再经过第十四平面反射镜反射，由椭球反射镜聚焦到热电偶上；样品插入所述的样品架中，标准物质插入所述的参考架中，该标准物质用于校正光度准确度和波长准确度；该样品吸收红外光使得热电偶上接收到强弱交替的光信号，该光信号被输入变压器升压，然后送到场效应管进行前置放大；经过前置放大的信号送入主放大器，该主放大器中装有双T滤波电路，用于对10Hz交流信号进行选频放大，放大后的10Hz交流信号送入二极管环形解调器进行解调，解调后的直流信号经过滤波器滤波以后又被调制器调制成50Hz的交流信号，该50Hz的交流信号由功率放大器进行功率放大，用于驱动伺服马达转动，该伺服马达的转动一方面带动记录笔记录吸收光谱的信号，另一方面带动光楔的移动，用于补偿该样品光束和该参考光束之间的光强差，直到该样品光束和该参考光束的光强达到平衡；该检测装置还包括扫描马达，该扫描马达带动第一光栅和第二光栅进行扫描，该第一光栅和第二光栅与所述的记录笔同步，该记录笔记录红外光谱的吸收光谱图，并输出样品的透光率。

2.根据权利要求1所述的透光率检测装置，其特征在于，所述的光源为氢弧灯，氘灯，汞灯，钨灯，卤钨灯，硅碳棒或激光光源。

3.根据权利要求2所述的透光率检测装置，其特征在于，所述的带通滤光器包括四块旋转带通滤光片。

4.根据权利要求3所述的透光率检测装置，其特征在于，所述的场效应管的噪音系数在0.5分贝以下，输入阻抗在108Ω以上，跨导在3000μV以上。