CN112285051A - 一种光学检测系统 - Google Patents

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姚强
张施令
苗玉龙
陈咏涛
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Abstract

本发明公开了一种光学检测系统，用于高压设备分解产物检测，包括测量气室和测量主机；所述测量气室设置在所述高压设备上，并与所述高压设备的气室连通，所述测量气室两侧分别设置有准直器和反射镜，所述测量主机连接至所述准直器；所述准直器，用于根据所述测量主机发出的激光信号向所述测量气室射出测量激光，以及接收来自所述反射镜的反射激光，并将所述反射激光传输至所述测量主机。本发明测量主机和测量气室之间通过激光信号实现数据采集回传，实现无电信号传输，避免了电磁干扰，提高测量高压设备的安全性。

Description

一种光学检测系统
技术领域
本发明涉及高压设备组分分解产物分析技术领域，特别是一种光学检测系统。
背景技术
可调谐半导体激光光谱吸收技术逐渐成熟，逐渐替代传统电化学，非分散红外等测量方法成为主流检测技术。目前基于可调谐半导体激光光谱技术的光学测量方法，其吸收原理基于比尔.特定律，其检测精度与光程成正比，光程越长检测精度越高。
当系统不需要较高检测能力，或者被测气体吸收较强时，不需要加长光程，激光可经过气体吸收后直接聚焦至光纤芯经内，通过光纤传输后，在设备主机端使用光电转换器将光信号转换为电信号。当系统需要较高检测能力，或者被测气体吸收较弱时，需要加长光程，激光经过长距离传输后光斑发散较大，难以聚焦至光纤芯经内，需要直接使用光电转换器将光信号转换为电信号。但现有的方案存在的问题在于需要长光程的情况下，准直后的光线在传播过程中会逐渐发散，需要在气室内设置探测器，将光信号转换为电信号传出。电信号易受电磁干扰，高压设备内部存在高电压，不方便使用，而且不安全。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种光学检测系统，实现无电信号传输，提高测量高压设备的安全性。
本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种光学检测系统，用于高压设备分解产物检测，包括测量气室和测量主机；
所述测量气室设置在所述高压设备上，并与所述高压设备的气室连通，所述测量气室两侧分别设置有准直器和反射镜，所述测量主机连接至所述准直器；
所述准直器，用于根据所述测量主机发出的激光信号向所述测量气室射出测量激光，以及接收来自所述反射镜的反射激光，并将所述反射激光传输至所述测量主机。
可选的，所述测量主机包括激光器、转接模块和红外探测器；
所述转接模块分别与所述激光器和所述红外探测器连接；
所述转接模块，用于将来自所述激光器的激光信号传输至所述准直器，以及将来自所述准直器的所述反射激光传输至所述红外探测器。
可选的，所述转接模块为环形器或者分束器。
可选的，所述测量主机还包括合束单元，所述激光器至少包括第一激光器和第二激光器；
所述第一激光器和所述第二激光器均分别连接至所述合束单元，所述合束单元连接至所述转接模块；
所述第一激光器和所述第二激光器分别用于测量不同组分的分解产物。
可选的，所述第一激光器和所述第二激光器的使用时刻不同，以测量不同组分的分解产物。
可选的，所述转接模块至少包括第一转接模块和第二转接模块，所述红外探测器至少包括第一红外探测器和第二红外探测器，所述测量气室至少包括第一测量气室和第二测量气室；
所述测量主机还包括分束单元，所述分束单元与所述合束单元连接，所述第一转接模块和所述第二转接模块分别连接至所述分束单元，所述第一转接模块还分别与第一测量气室和第一红外探测器连接，所述第二转接模块还分别与第二测量气室和第二红外探测器连接。
可选的，所述合束单元为合束器或者多路光开关。
可选的，所述测量气室通过安装法兰设置在所述高压设备上。
可选的，所述安装法兰的形状与所述高压设备的检修法兰相同。
可选的，所述反射镜为凹面反射镜。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明测量主机和测量气室之间通过激光信号实现数据采集回传，实现无电信号传输，避免了电磁干扰，提高测量高压设备的安全性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明第一实施例结构示意图；
图2为本发明第二实施例结构示意图；
图3为本发明第三实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
本发明第一实施例提出一种光学检测系统，用于高压设备分解产物检测，如图1所示，包括测量气室2和测量主机1；
所述测量气室2设置在所述高压设备上，并与所述高压设备的气室连通，所述测量气室2两侧分别设置有准直器21和反射镜22，所述测量主机1连接至所述准直器21；
所述准直器21，用于根据所述测量主机1发出的激光信号向所述测量气室2射出测量激光，以及接收来自所述反射镜22的反射激光，并将所述反射激光传输至所述测量主机1。
具体的说，在本实施例中，测量气室2两侧分别设置有准直器21和反射镜22，测量气室2为长方体形状，在测量气室2的一个端面上设置有准直器21，测量气室2的另一个端面上设置有反射镜22，在进行分解产物检测时，激光经过准直器21射向反射镜22，再通过反射镜22返回准直器21，两次相同光程通过高压设备填充气体，产生吸收，通过采集吸收后的光强数据可以计算被测气体的浓度，也即通过采集反射激光可以计算被测气体的浓度。
本发明结构简单，同时测量主机1和测量气室2之间通过激光信号实现数据采集回传，基于此可以计算出被测气体的浓度，实现无电信号传输，避免了电磁干扰，提高测量高压设备的安全性。
可选的，所述测量主机1包括激光器11、转接模块和红外探测器12；
所述转接模块分别与所述激光器11和所述红外探测器12连接；
所述转接模块，用于将来自所述激光器11的激光信号传输至所述准直器21，以及将来自所述准直器21的所述反射激光传输至所述红外探测器12。
可选的，所述转接模块为环形器13或者分束器。
具体的说，在本实施例中测量主机1包括两部分，激光器11和红外探测器12可以设置到激光驱动与信号处理线路板上，可以通过具体的电路以及配套进行控制，转接模块设置在测量主机1内，转接模块为环形器13或者分束器，本实施例中以转接模块为环形器13为例进行举例说明，环形器13分别与激光器11和红外探测器12通过光纤连接，环形器13还通过光纤与准直器21连接，从而实现系统采集回传功能。
其中，环形器13用于将来自所述激光器11的激光信号传输至准直器21，并将反射镜22返回准直器21的反射激光传输至红外探测器12，红外探测器12根据所述反射激光实现对吸收后的光强数据的采集。
可选的，所述反射镜22为凹面反射镜。
具体的，选用凹面反射镜能够对准直器21射出的测量激光进行汇聚后反射回准直器21。
可选的，所述测量气室2通过安装法兰3设置在所述高压设备上。
可选的，所述安装法兰3的形状与所述高压设备的检修法兰相同。
具体的说，测量气室2通过安装法兰3设置在高压设备上，在具体实施过程中，安装法兰3的形状与高压设备的检修法兰相同，由此可以在使用时直接替代检修法兰，从而提高检测效率。
综上所述，测量气室2通过安装法兰3设置在高压设备上，测量主机1与测量气室2采用光纤连接，测量过程不影响高压设备绝缘性能，规避了因高压设备与主机之间导线连接造成的安全隐患。本发明检测系统能够实现简化现场测量结构，使用单根光纤即可在高压设备上完成测量并且实现无电信号传输，使用本发明在高压设备上进行测量时，能够进一步提高测量的安全性。
实施例二
本发明第二实施例提出一种光学检测系统，用于高压设备分解产物检测，如图2所示，包括测量气室2和测量主机1；
所述测量气室2设置在所述高压设备上，并与所述高压设备的气室连通，所述测量气室2两侧分别设置有准直器21和反射镜22，所述测量主机1连接至所述准直器21；
所述准直器21，用于根据所述测量主机1发出的激光信号向所述测量气室2射出测量激光，以及接收来自所述反射镜22的反射激光，并将所述反射激光传输至所述测量主机1。
具体的说，在本实施例中，测量气室2两侧分别设置有准直器21和反射镜22，测量气室2为长方体形状，在测量气室2的一个端面上设置有准直器21，测量气室2的另一个端面上设置有反射镜22，在进行分解产物检测时，激光经过准直器21射向反射镜22，再通过反射镜22返回准直器21，两次相同光程通过高压设备填充气体，产生吸收，通过采集吸收后的光强数据可以计算被测气体的浓度，也即通过采集反射激光可以计算被测气体的浓度。
可选的，所述测量主机1还包括合束单元14，所述激光器至少包括第一激光器111和第二激光器112；
所述第一激光器111和所述第二激光器112均分别连接至所述合束单元14，所述合束单元14连接至所述转接模块；
所述第一激光器111和所述第二激光器112分别用于测量不同组分的分解产物。
可选的，所述合束单元14为合束器或者多路光开关。
具体的，与第一实施例不同的是，在本实施例中包含多个激光器，具体的激光器的数量在此不做限定，本实施例中以图2为例进行举例说明，包括第一激光器111和第二激光器112，第一激光器111和第二激光器112通过光纤连接至合束单元14，其中合束单元14可以是合束器或者多路光开关。
第一激光器111和第二激光器112可以分别用于测量不同气体，且设置于同一个线路板上，线路板通过软件控制。
类似于第一实施例，转接模块设置在测量主机1内，转接模块为环形器13或者分束器，本实施例中以转接模块为环形器13为例进行举例说明，环形器13分别与合束单元14和红外探测器12通过光纤连接，环形器13还通过光纤与准直器21连接，从而实现系统采集回传功能。
环形器13，用于将来自合束单元14的激光信号传输至准直器21，并将反射镜22返回准直器21的反射激光传输至红外探测器12，红外探测器12根据所述反射激光实现对吸收后的光强数据的采集。
可选的，所述第一激光器111和所述第二激光器112的使用时刻不同，以测量不同组分的分解产物。
具体的，第一激光器111和第二激光器112分别于不同时刻使用，可以达到使用同一个测量气室2测量两种及以上气体的功能。本实施例中，通过合束器将多个激光器发出的激光汇聚到一根光纤，拓展成为能分时复用测量不同组分的测量系统。
可选的，所述反射镜22为凹面反射镜。
具体的，选用凹面反射镜能够对准直器21射出的测量激光进行汇聚后反射回准直器21。
可选的，所述测量气室2通过安装法兰3设置在所述高压设备上。
可选的，所述安装法兰3的形状与所述高压设备的检修法兰相同。
具体的说，测量气室2通过安装法兰3设置在高压设备上，在具体实施过程中，安装法兰3的形状与高压设备的检修法兰相同，由此可以在使用时直接替代检修法兰，从而提高检测效率。
综上所述，测量气室2通过安装法兰3设置在高压设备上，测量主机1与测量气室2采用光纤连接，测量过程不影响高压设备绝缘性能，规避了因高压设备与主机之间导线连接造成的安全隐患。本发明检测系统能够实现简化现场测量结构，使用单根光纤即可在高压设备上完成测量并且实现无电信号传输，使用本发明在高压设备上进行测量时，能够进一步提高测量的安全性，并且可同时测量多种气体。
实施例三
本发明第三实施例提出一种光学检测系统，用于高压设备分解产物检测，如图3所示，包括测量气室2和测量主机1；
所述测量气室2设置在所述高压设备上，并与所述高压设备的气室连通，所述测量气室2两侧分别设置有准直器21和反射镜22，所述测量主机1连接至所述准直器21；
所述准直器21，用于根据所述测量主机1发出的激光信号向所述测量气室2射出测量激光，以及接收来自所述反射镜22的反射激光，并将所述反射激光传输至所述测量主机1。
具体的说，在本实施例中，测量气室2两侧分别设置有准直器21和反射镜22，测量气室2为长方体形状，在测量气室2的一个端面上设置有准直器21，测量气室2的另一个端面上设置有反射镜22，在进行分解产物检测时，激光经过准直器21射向反射镜22，再通过反射镜22返回准直器21，两次相同光程通过高压设备填充气体，产生吸收，通过采集吸收后的光强数据可以计算被测气体的浓度，也即通过采集反射激光可以计算被测气体的浓度。
可选的，所述测量主机1还包括合束单元14，所述激光器至少包括第一激光器111和第二激光器112；
所述第一激光器111和所述第二激光器112均分别连接至所述合束单元14，所述合束单元14连接至所述转接模块；
所述第一激光器111和所述第二激光器112分别用于测量不同组分的分解产物。
可选的，所述合束单元14为合束器或者多路光开关。
具体的，在本实施例中包含多个激光器，激光器的数量在此不做限定，本实施例中以图3为例进行举例说明，包括第一激光器111和第二激光器112，第一激光器111和第二激光器112通过光纤连接至合束单元14，其中合束单元14可以是合束器或者多路光开关。
第一激光器111和第二激光器112可以分别用于测量不同气体，设置于同一个线路板上，线路板通过软件控制。
可选的，所述转接模块至少包括第一转接模块和第二转接模块，所述红外探测器12至少包括第一红外探测器121和第二红外探测器122，所述测量气室2至少包括第一测量气室和第二测量气室；
所述测量主机1还包括分束单元15，所述分束单元15与所述合束单元14连接，所述第一转接模块和所述第二转接模块分别连接至所述分束单元15，所述第一转接模块还分别与第一测量气室和第一红外探测器121连接，所述第二转接模块还分别与第二测量气室和第二红外探测器122连接。
可选的，所述合束单元14为合束器或者多路光开关。
与第二实施例不同的是，在本实施例中，测量主机1同时连接有多个测量气室2，具体连接的测量气室2的数量在此不做限定，本实施例中以图3进行举例说明，包含两个测量气室2的情况，转接模块设置在测量主机1内，转接模块为环形器或者分束器，本实施例中以转接模块为环形器为例进行举例说明，测量主机1还包括分束单元15，第一环形器131、第二环形器132、第一红外探测器121和第二红外探测器122，其中，第一环形器131和第二环形器132分别通过光纤连接至了两个测量气室2的准直器21。
基于第二实施例的合束单元14在本实施例中，进一步测量主机1还包括分束单元15，分束单元15与合束单元14通过光纤连接，第一环形器131和第二环形器132分别与分束单元15以及第一红外探测器121和第二红外探测器122连接，形成两组测量回路，第一环形器131分别与分束单元15和第一红外探测器121通过光纤连接，第一环形器131还通过光纤与第一测量气室的准直器21连接，从而实现系统对第一测量气室采集回传功能；第二环形器132分别与分束单元15和第二红外探测器122通过光纤连接，第二环形器132还通过光纤与第二测量气室的准直器21连接，从而实现系统对第二测量气室采集回传功能。由此，本实施例中，可以将激光器发出的激光通过合束器进行合束，然后通过分束器或者多路光开关将激光器发出的激光均分至多路光纤，每一路光纤连接一个测量气室，拓展成为能同时测量多个测量点的测量系统。
可选的，所述反射镜22为凹面反射镜。
具体的，选用凹面反射镜能够对准直器21射出的测量激光进行汇聚后反射回准直器21。
可选的，所述测量气室2通过安装法兰3设置在所述高压设备上。
可选的，所述安装法兰3的形状与所述高压设备的检修法兰相同。
具体的说，测量气室2通过安装法兰3设置在高压设备上，在具体实施过程中，安装法兰3的形状与高压设备的检修法兰相同，由此可以在使用时直接替代检修法兰，从而提高检测效率。
综上所述，多个测量气室2通过安装法兰3设置在待测的高压设备上，测量主机1与测量气室2采用光纤连接，测量过程不影响高压设备绝缘性能，规避了因高压设备与主机之间导线连接造成的安全隐患。本发明检测系统能够实现简化现场测量结构，使用单根光纤即可在高压设备上完成测量并且实现无电信号传输，使用本发明在高压设备上进行测量时，能够进一步提高测量的安全性，并且可同时对多个测量气室2测量多种气体。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学检测系统，用于高压设备分解产物检测，其特征在于，包括测量气室和测量主机；
所述测量气室设置在所述高压设备上，并与所述高压设备的气室连通，所述测量气室两侧分别设置有准直器和反射镜，所述测量主机连接至所述准直器；
所述准直器，用于根据所述测量主机发出的激光信号向所述测量气室射出测量激光，以及接收来自所述反射镜的反射激光，并将所述反射激光传输至所述测量主机。
2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述测量主机包括激光器、转接模块和红外探测器；
所述转接模块分别与所述激光器和所述红外探测器连接；
所述转接模块，用于将来自所述激光器的激光信号传输至所述准直器，以及将来自所述准直器的所述反射激光传输至所述红外探测器。
3.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述转接模块为环形器或者分束器。
4.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述测量主机还包括合束单元，所述激光器至少包括第一激光器和第二激光器；
所述第一激光器和所述第二激光器均分别连接至所述合束单元，所述合束单元连接至所述转接模块；
所述第一激光器和所述第二激光器分别用于测量不同组分的分解产物。
5.如权利要求4所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器的使用时刻不同，以测量不同组分的分解产物。
6.如权利要求4所述的光学检测系统，其特征在于，所述转接模块至少包括第一转接模块和第二转接模块，所述红外探测器至少包括第一红外探测器和第二红外探测器，所述测量气室至少包括第一测量气室和第二测量气室；
所述测量主机还包括分束单元，所述分束单元与所述合束单元连接，所述第一转接模块和所述第二转接模块分别连接至所述分束单元，所述第一转接模块还分别与第一测量气室和第一红外探测器连接，所述第二转接模块还分别与第二测量气室和第二红外探测器连接。
7.如权利要求4所述的光学检测系统，其特征在于，所述合束单元为合束器或者多路光开关。
8.如权利要求1-7任一项所述的光学检测系统，其特征在于，所述测量气室通过安装法兰设置在所述高压设备上。
9.如权利要求8所述的光学检测系统，其特征在于，所述安装法兰的形状与所述高压设备的检修法兰相同。
10.如权利要求1-7任一项所述的光学检测系统，其特征在于，所述反射镜为凹面反射镜。
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