CN206974898U - 一种红外热像仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红外热像仪，包括基座、及安装在所述基座上的红外机芯、多滤光片切换机构和红外镜头，所述红外机芯控制多滤光片切换机构在所述红外镜头的光路上进行切换，使所述红外镜头分别对经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行拍摄，并对所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像。故而本实用新型红外热像仪可以使背景物体的成像强化，使整个画面更有层次感，易于分辨SF6泄漏点的具体位置。故而使用本实用新型红外热像仪能够精确查找SF6泄漏点。

Description

一种红外热像仪

技术领域

本实用新型涉及红外成像技术领域，尤其涉及一种制冷红外热像仪。

背景技术

随着电力事业的发展，SF6作为极基优越的绝缘，灭弧介质广泛应用于全世界电力行业中的高压路器及变电设备中。当今，它几乎成为高压、超高压断路器和GIS中唯一的绝缘介质。纯净的SF6气体无色、无味、不燃，在常温下化学性能特别稳定，是空气比重的5倍多。但在电力系统中，在电弧局部放电、高温等因素影响下，SF6气体会进行分解。它的分解物遇水后会生成腐蚀性电解质，尤其是某些高毒性分解物，如SF4、S2F2、SOF2、HF、SO2等，人体大量吸入会引起头晕和肺水肿，甚至昏迷及死亡。在相对密封的室内，由于空气流通不畅，SF6及其分解物在室内沉积，加上SF6气体无色、无味，从而对巡视、检修人员产生极大的危害。例如当装有SF6设备的配电室如GIS产生泄漏后，SF6气体积聚在地坪上方低层空间，当达到一定浓度后，如果工作人员进入室内，会造成大脑缺氧，使人窒息，甚至昏迷及死亡，从而造成重大安全事故。正是由于SF6气体的危害性，《电业安全工作规程》(发电厂和变电站部分)特别规定，装有SF6设备的配电室必须保证SF6气体浓度小于1000ppm，除须装设强力通风装置外，还必须安装能报警的氧量仪和SF6气体浓度检测报警仪等。

目前常用的检测SF6的方法有四种：1，电化学技术：费加罗传感器或卤素气体传感器；2，高压击穿技术；3，红外光谱技术；4，电子捕获ECD原理。参考下面表格，通过把体积比浓度为100PPM的SF6气体放入密封容器，分别采用以上四种方法的设备进行实验并通过PC分析结论如下：

可见，真正能定性定量检测到SF6只有依据红外光谱技术的制冷红外成像仪。另外，制冷红外成像仪还能检测到氨、乙基氰基丙烯酸酯、二氧化氯、乙酸、氯二氟甲烷、乙烯、丁酮等。然而，现有的红外成像仪在探测气体时，背景物体的成像弱化，使整个画面无层次感，难于分辨泄漏点的具体位置。

故而，现有技术存在不能够精确查找SF6泄漏点的缺陷。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的红外热像仪。

第一方面，本实用新型实施例中提供了一种红外热像仪，包括：基座、及安装在所述基座上的红外机芯、多滤光片切换机构和红外镜头，所述红外机芯控制多滤光片切换机构在所述红外镜头的光路上进行切换，使所述红外镜头分别对经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行拍摄，并对所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像。

结合第一方面，本实用新型在第一方面的第一种实现方式中，所述多滤光片切换机构包括编码器、电机、切换支架、以及安装在所述切换支架上的多个滤光片，所述切换支架分别与编码器、电机连接；所述编码器、电机分别与所述红外机芯连接；所述红外机芯根据所述编码器的输出信号，控制所述电机带动所述切换支架旋转，使安装在所述切换支架上的滤光片在所述红外镜头的光路上进行切换。

结合第一方面的第一种实现方式，本实用新型在第一方面的第二种实现方式中，所述红外机芯包括红外探测器、分别与所述红外探测器、编码器、电机、红外镜头连接的主控制器。

结合第一方面的第二种实现方式，本实用新型在第一方面的第三种实现方式中，所述主控制器包括：

红外探测单元，用于与所述红外探测器连接，分析获得所述红外探测器的暴光特性；

切换支架监测单元，与所述编码器连接，用于接收所述编码器输出信号，获得所述切换支架的当前角位移信息；

电机控制单元，与所述电机、红外探测单元分别连接，用于根据所述红外探测单元获得的所述红外探测器的暴光特性，以及所述切换支架监测单元获得的所述切换支架的当前角位移信息控制所述电机的转动，使得所述切换支架上的滤光片在所述红外镜头的拍摄时间点准确地出现在所述红外镜头的光路中心上；

红外镜头拍摄单元，与所述红外镜头连接，用于控制所述红外镜头分别对经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行拍摄，获得经滤光片过滤前后的气体云背景图像；

图像融合单元，与所述红外镜头拍摄单元、红外探测单元连接，用于对所述红外镜头拍摄单元获得的所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像。

结合第一方面的第三种实现方式，本实用新型在第一方面的第四种实现方式中，所述主控制器还包括时间点设定单元，与所述红外探测单元连接，用于根据所述红外探测单元获得的所述红外探测器的暴光特性，计算设定所述红外镜头的拍摄时间点；

所述电机控制单元，与所述电机、时间点设定单元连接，用于根据所述时间点设定单元设定的所述红外镜头的拍摄时间点，以及所述切换支架监测单元获得的所述切换支架的当前角位移信息控制所述电机的转动，使得所述切换支架上的滤光片按照设定的所述红外镜头的拍摄时间点准确出现在所述红外镜头的光路中心上。

结合第一方面的第一种实现方式，本实用新型在第一方面的第五种实现方式中，还包括图像输出单元，与所述主控制器连接，用于进行图像输出显示。

结合第一方面的第一种实现方式，本实用新型在第一方面的第六种实现方式中，

还包括存储器，与所述主控制器连接。

结合第一方面的第一种实现方式，本实用新型在第一方面的第七种实现方式中，

还包括电源。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型公开了一种红外热像仪，包括基座、及安装在所述基座上的红外机芯、多滤光片切换机构和红外镜头，所述红外机芯控制多滤光片切换机构在所述红外镜头的光路上进行切换，使所述红外镜头分别对经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行拍摄，并对所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像，即红外机芯控制红外镜头分别在有滤光片和无滤光片的情况下对气体云背景图像进行拍摄并对拍摄到的气体云背景图像进行融合，由此可以使背景物体的成像强化，使整个画面更有层次感，易于分辨SF6泄漏点的具体位置。故而使用本实用新型红外热像仪能够精确查找SF6泄漏点。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一个实施例的一种红外热像仪的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的一种红外热像仪的多滤光片的切换机构的组成示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的SF6气体的光谱吸收波段示意图；

图4示出了根据本实用新型一个实施例的经滤光片过滤前后的两幅无融合的图像对比图；

图5示出了根据本实用新型一个实施例的进行融合成像前后的图像对比图；

图6示出了根据本实用新型另一个实施例的一种红外热像仪的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型实施例提供了一种红外热像仪，目的是为了可以使背景物体的成像强化，使整个画面更有层次感，易于分辨SF6泄漏点的具体位置，能够精确查找SF6泄漏点。

下面请参看图1，本实用新型公开了一种红外热像仪，包括：基座4、及安装在所述基座4上的红外机芯1、多滤光片切换机构2和红外镜头3，所述红外机芯1控制多滤光片切换机构2在所述红外镜头3的光路上进行切换，使所述红外镜头3分别对经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行拍摄，并对所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像。

具体的说，红外机芯1、红外镜头3和滤光片切换机构2安装到基座4上，加电后，红外机芯1带动所有有源器件工作，红外机芯1和红外镜头3将红外光聚集成像到红外机芯1的探测器的焦平面上。通过红外镜头3，红外波段(10微米～11微米)光谱成像红外机芯1的探测器的焦平面上，存在温度差的目标物体在焦平面上形成了对比度不一样的图像。红外机芯1通过光电转换、电信号处理等手段将目标物理的温度分布图像转换为视频图像。

需要说明的是，本实用新型利用热成像原理，在没有滤光片的情况下，由于泄漏的气体在其它相对高能量高热量的物体做背景下，或者说它本身能量很低，所以从成像效果上气体就看着不明显，从而很难找出泄露点，但是这种情况下看气体周边的物体是非常明显的，记录下此时的图像；加上这个特定的滤光片(滤光片可以过滤掉10～11um以外波长的红外光谱)之后，基本上就只能看到这个10～11um波长以内的，而SF6的吸收光谱在10.6um左右，所以从成像上气体就会看着很明显，但气体周边的物体看着效果就不好了，记录下此时图像，然后将记录下的两种图像经过算法融合，就能在融合后的图像上找到泄漏点。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，所述多滤光片切换机构2包括编码器6、电机5、切换支架7、以及安装在所述切换支架7上的多个滤光片8，所述切换支架7分别与编码器6、电机5连接；所述编码器6、电机5分别与所述红外机芯1连接；所述红外机芯1根据所述编码器6的输出信号，控制所述电机5带动所述切换支架7旋转，使安装在所述切换支架7上的滤光片8在所述红外镜头3的光路上进行切换。

需要说明的是，滤光片切换机构2在红外机芯1的控制下工作，电机5带动支架7旋转，光路上有滤光片8时，图像中背景成像对比度差而气体云成像强，记录此时成像。光路上无滤光片8时，图像中背景成像对比度强而气体云成像差，再记录此时成像，图4中为过滤前后的两幅图像对比。滤光片能够滤掉10～11微米以外的红外光谱，图3为SF6的吸收光谱分布图。

气体成像的原理：1，气体吸收波段，红外机芯①(相机)可以看到红外辐射；2，气体云有一个辐射背景；3，气体云的表面温度必须与背景不同；4，气体云的运动能提升气体的可见度。

作为一种可选的实施方式，如图6所示，所述红外机芯1包括红外探测器11、分别与所述红外探测器11、编码器6、电机5、红外镜头3连接的主控制器12。

当然，本实用新型红外热像仪，还包括电源9、存储器10和图像输出单元13。电源9可为红外热像仪的有源设备提供电源；存储器10可为红外热像仪的成像过程中的各种数据和图像进行存储；图像输出单元13，可为红外热像仪的成像过程中的各种数据和图像进行输出显示。

作为一种可选的实施方式，所述主控制器包括：

红外探测单元，用于与所述红外探测器连接，分析获得所述红外探测器的暴光特性；

切换支架监测单元，与所述编码器连接，用于接收所述编码器输出信号，获得所述切换支架的当前角位移信息；

电机控制单元，与所述电机、红外探测单元分别连接，用于根据所述红外探测单元获得的所述红外探测器的暴光特性，以及所述切换支架监测单元获得的所述切换支架的当前角位移信息控制所述电机的转动，使得所述切换支架上的滤光片在所述红外镜头的拍摄时间点准确地出现在所述红外镜头的光路中心上；

红外镜头拍摄单元，与所述红外镜头连接，用于控制所述红外镜头分别对经滤光片过滤前后气体云背景图像进行拍摄，获得经滤光片过滤前后的气体云背景图像；

图像融合单元，与所述红外镜头拍摄单元连接，用于对所述红外镜头拍摄单元获得的所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像。

作为一种可选的实施方式，所述主控制器还包括时间点设定单元，与所述红外探测单元连接，用于根据所述红外探测单元获得的所述红外探测器的暴光特性，计算设定所述红外镜头的拍摄时间点；

所述电机控制单元，与所述电机、时间点设定单元连接，用于根据所述时间点设定单元设定的所述红外镜头的拍摄时间点，以及所述切换支架监测单元获得的所述切换支架的当前角位移信息控制所述电机的转动，使得所述切换支架上的滤光片按照设定的所述红外镜头的拍摄时间点准确出现在所述红外镜头的光路中心上。

凭借编码器6的数据处理，给电机5一个曲线控制电压，电机5扭力带动支架7旋转，让其带动安装在支架7上的滤光片8按照设定的时间点准确出现在红外镜头3与红外机芯1之间的光路中心上，而设定的时间点是由红外探测器的暴光特性给拟合出的，最后得到一系列融合的图像。

本实用新型的有益效果：通过图5所示，补偿处理前后的两幅图像对比，本实用新型能得到比普通气体泄漏检测设备直接成像技术更好的图像画面。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本实用新型也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本实用新型的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本实用新型的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本实用新型实施例的网关、代理服务器、系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (8)

1.一种红外热像仪，其特征在于，包括：基座、及安装在所述基座上的红外机芯、多滤光片切换机构和红外镜头，所述红外机芯控制多滤光片切换机构在所述红外镜头的光路上进行切换，使所述红外镜头分别对经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行拍摄，并对所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像。

2.如权利要求1所述的红外热像仪，其特征在于，所述多滤光片切换机构包括编码器、电机、切换支架、以及安装在所述切换支架上的多个滤光片，所述切换支架分别与编码器、电机连接；所述编码器、电机分别与所述红外机芯连接；所述红外机芯根据所述编码器的输出信号，控制所述电机带动所述切换支架旋转，使安装在所述切换支架上的滤光片在所述红外镜头的光路上进行切换。

3.如权利要求2所述的红外热像仪，其特征在于，所述红外机芯包括红外探测器、分别与所述红外探测器、编码器、电机、红外镜头连接的主控制器。

4.如权利要求3所述的红外热像仪，其特征在于，所述主控制器包括：

红外探测单元，用于与所述红外探测器连接，分析获得所述红外探测器的暴光特性；

切换支架监测单元，与所述编码器连接，用于接收所述编码器输出信号，获得所述切换支架的当前角位移信息；

电机控制单元，与所述电机、红外探测单元分别连接，用于根据所述红外探测单元获得的所述红外探测器的暴光特性，以及所述切换支架监测单元获得的所述切换支架的当前角位移信息控制所述电机的转动，使得所述切换支架上的滤光片在所述红外镜头的拍摄时间点准确地出现在所述红外镜头的光路中心上；

红外镜头拍摄单元，与所述红外镜头连接，用于控制所述红外镜头分别对经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行拍摄，获得经滤光片过滤前后的气体云背景图像；

图像融合单元，与所述红外镜头拍摄单元连接，用于对所述红外镜头拍摄单元获得的所述经滤光片过滤前后的气体云背景图像进行融合成像。

5.如权利要求4所述的红外热像仪，其特征在于，所述主控制器还包括时间点设定单元，与所述红外探测单元连接，用于根据所述红外探测单元获得的所述红外探测器的暴光特性，计算设定所述红外镜头的拍摄时间点；

所述电机控制单元，与所述电机、时间点设定单元连接，用于根据所述时间点设定单元设定的所述红外镜头的拍摄时间点，以及所述切换支架监测单元获得的所述切换支架的当前角位移信息控制所述电机的转动，使得所述切换支架上的滤光片按照设定的所述红外镜头的拍摄时间点准确出现在所述红外镜头的光路中心上。

6.如权利要求3所述的红外热像仪，其特征在于，还包括图像输出单元，与所述主控制器连接，用于进行图像输出显示。

7.如权利要求3所述的红外热像仪，其特征在于，还包括存储器，与所述主控制器连接。

8.如权利要求2所述的红外热像仪，其特征在于，还包括电源。