CN216718197U - 一种激光微水检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种激光微水检测装置，包括激光器、激光调制模块、衰荡腔、数据采集模块、主控制单元和显示器，所述激光器与所述激光调制模块连接，所述激光调制模块与所述衰荡腔连接，所述衰荡腔与所述数据采集模块连接，所述主控制单元分别与所述激光器、所述数据采集模块和所述显示器连接；所述数据采集模块包括光隔离器和准直器；所述数据采集模块包括聚焦镜、探测器、信号放大滤波电路和AD采样电路；所述主控制单元对所述数据采集模块采集的光信号进行处理，并将处理结果通过所述显示器显示输出。通过该方案可以微水的超低浓度测量，能够避免其他气体的干扰，提高测量的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体检测领域，尤其涉及一种激光微水检测装置。
背景技术
随着电力负荷的大幅度增长，对供电水平和电网运作性能的要求也越来越高。GIS设备由于成套设备体积小、占地面积小、可靠性高、防火性能好、施工周期短而得到了广泛的应用，与此同时，电力系统GIS设备的运行状态监测与故障诊断也成为了关系到电网运行安全的重要工作。
通过对GIS气体绝缘介质分解产生的气体组分进行检测，从而判断不同绝缘缺陷引起的故障类型和缺陷发展趋势。目前，普遍采用露点检测方法对GIS中的微水进行检测，由于检测的温、湿度等环境因素影响较大，且GIS中的水分含量很低，容易导致检测结果不准确。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种激光微水检测装置，以解决GIS中微水检测结果不准确的问题。
在本实用新型实施例的第一方面，提供了一种激光微水检测装置，至少包括激光器、激光调制模块、衰荡腔、数据采集模块、主控制单元和显示器，所述激光器与所述激光调制模块连接，所述激光调制模块与所述衰荡腔连接，所述衰荡腔与所述数据采集模块连接，所述主控制单元分别与所述激光器、所述数据采集模块和所述显示器连接；
其中，所述数据采集模块包括光隔离器和准直器；所述数据采集模块包括聚焦镜、探测器、信号放大滤波电路和AD采样电路；
所述主控制单元对所述数据采集模块采集的光信号进行处理，并将处理结果通过所述显示器显示输出。
在一个实施例中，所述激光调制模块还包括声光调制器，声光调制器一端与准直器连接，另一端与衰荡腔连接。
在一个实施例中，所述衰荡腔由两个相同反射率的凹面镜组成；其中，通过调整PZT移动入口腔镜来调节所述衰荡腔的腔长，使激光模式与衰荡腔模式周期性匹配。
在一个实施例中，所述凹面镜的曲率半径为1m，反射率为99.99％。
在一个实施例中，所述聚焦镜聚焦所述衰荡腔透射出的光，所述探测器对聚焦镜聚焦的光信号进行检测，通过所述信号放大滤波电路进行信号放大、滤波后，由所述AD采样电路进行信号采样，并将采样信号传输至所述主控制单元。
在一个实施例中，通过传感器对所述衰荡腔进行温度监测、压力监测，将温度和压力监测结果传递给所述主控制单元。
在一个实施例中，所述主控制单元通过驱动电路与所述激光器连接，驱动电路的一端与所述主控制单元连接，另一端与所述激光器连接；其中，所述主控制单元通过温度控制、电流调制对所述驱动电路控制，所述驱动电路产生驱动信号驱动所述激光器。
在一个实施例中，所述主控制单元控制触发电路产生触发信号对光隔离器进行控制。
本实用新型实施例中，采用激光光谱的方式，通过高反射率的镜片使激光在衰荡腔内进行多次反射，能够检测到超低浓度的水分，激光的超窄线宽，能够避免其他气体的干扰，从而提高微水检测准确度。同时，通过对衰荡腔的温度、压力监测，对激光管的驱动电路进行控制，并对光隔离器进行有效控制，可以减少环境因素的影响，保障检测结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
图1为本实用新型的一个实施例提供的激光微水检测装置的结构示意图；
图2为本实用新型的一个实施例提供的激光微水检测装置的另一结构示意图。
具体实施方式
为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
本实用新型的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。
请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种激光微水检测装置的结构示意图，至少包括包括激光器110、激光调制模块120、衰荡腔130、数据采集模块140、主控制单元150和显示器160，所述激光器110与所述激光调制模块120连接，所述激光调制模块120与所述衰荡腔130连接，所述衰荡腔130与所述数据采集模块140连接，所述主控制单元150分别与所述激光器110、所述数据采集模块140和所述显示器160连接。
可以理解的是，以上所述的连接关系并非限定于采用线路电连接或采用机械耦合等方式，也可以是激光信号的传输路径，如激光通过的各透镜，实现光信号的传递，传输路径上的各器件也可以视为存在连接关系。
具体的，如图2所示，所述激光调制模块120包括光隔离器1201和准直器1202；
该装置光源由可调谐二极管激光器产生，输出的激光经光隔离器1201及准直透镜1202后进入衰荡腔130。激光和衰荡腔之间的光隔离器1201用于阻止激光束反馈回激光器，准直透镜1202用于使光束聚焦在衰荡腔的中心，使光束腰最小化。
可选的，所述激光调制模块120还包括声光调制器1203，声光调制器1203一端与准直器1202连接，另一端与衰荡腔130连接。
其中，所述衰荡腔130由两个相同反射率的凹面镜组成，通过调整PZT移动入口腔镜来调节所述衰荡腔的腔长，使激光模式与衰荡腔模式周期性匹配。PZT(压电陶瓷驱动器)通过驱动电路发出的三角波被周期性扫描，来调整PZT移动入口腔镜以调节衰荡腔的腔长，使激光模式与衰荡腔模式发生周期性匹配，每次模式匹配时，光强会在腔内积聚，同时有少量光通过出口腔镜透射。
所述衰荡腔是一个45cm长的稳定腔，由两个凹面镜组成。通过准直透镜使激光模式与腔纵模充分匹配，以增加激光的耦合效率。采用扫描谐振腔的腔长方案可以实现腔模与激光谐振，由于只有腔模频率和激光频率相匹配的光才能耦合到光学谐振腔中，并以最小的损耗传播。
其中，所述凹面镜的曲率半径为1m，反射率为99.99％。
所述数据采集模块140包括聚焦镜1401、探测器1402、信号放大滤波电路1403和AD采样电路1404。
具体的，所述聚焦镜1401聚焦所述衰荡腔透射出的光，所述探测器1402对聚焦镜聚焦的光信号进行检测，通过所述信号放大滤波电路1403进行信号放大、滤波后，由所述AD采样电路1404进行信号采样，并将采样信号传输至所述主控制单元150。所述信号放大滤波电路1403中包括信号放大电路和信号滤波电路。
所述主控制单元150对所述数据采集模块采集的光信号进行处理，并将处理结果通过所述显示器显示输出。
在一个实施例中，通过传感器对所述衰荡腔130进行温度监测、压力监测，将温度和压力监测结果传递给所述主控制单元150。
优选的，所述主控制单元150通过驱动电路与所述激光器110连接，驱动电路的一端与所述主控制单元150连接，另一端与所述激光器110连接；所述主控制单元150通过温度控制、电流调制对所述驱动电路控制，所述驱动电路产生驱动信号驱动所述激光器110。
优选的，所述主控制单元150控制触发电路产生触发信号对光隔离器1201进行控制。
所述激光微水检测装置工作原理为：
主控制单元通过电流调制和温度控制对驱动电路控制，产生驱动信号驱动激光器，激光器的输出光通过通过光隔离器后进行准直，主控制单元控制触发电路产生触发信号对光隔离器进行控制，准直后的光经过声光调制器后进入衰荡腔腔，并在衰荡腔内的两片高反射率的镜片之间进行反射，每次反射都会有很小的一部分光由高反射镜B透射出去由聚焦镜进行聚焦后由探测器进行检测，经过探测器的输出信号经过放大和滤波后，由AD采样后传输到主控制单元进行处理，处理后的结果由显示器进行显示。
其中，抽气泵抽取的样品气直接通入到气体池中进行测量，测量结果通过主控单元反演。
本实施例中，通过高反射率的镜片使光在衰荡腔内进行多次反射实现光程几公里或几十公里的光程，能够检测到超低浓度的水分，同时，激光的超窄线宽，能够避免其他气体的干扰，有效提供微水检测的准确性。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种激光微水检测装置，其特征在于，至少包括激光器、激光调制模块、衰荡腔、数据采集模块、主控制单元和显示器，所述激光器与所述激光调制模块连接，所述激光调制模块与所述衰荡腔连接，所述衰荡腔与所述数据采集模块连接，所述主控制单元分别与所述激光器、所述数据采集模块和所述显示器连接；
其中，所述数据采集模块包括光隔离器和准直器；所述数据采集模块包括聚焦镜、探测器、信号放大滤波电路和AD采样电路；
所述主控制单元对所述数据采集模块采集的光信号进行处理，并将处理结果通过所述显示器显示输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光调制模块还包括声光调制器，声光调制器一端与准直器连接，另一端与衰荡腔连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衰荡腔由两个相同反射率的凹面镜组成；
其中，通过调整PZT移动入口腔镜来调节所述衰荡腔的腔长，使激光模式与衰荡腔模式周期性匹配。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述凹面镜的曲率半径为1m，反射率为99.99％。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚焦镜聚焦所述衰荡腔透射出的光，所述探测器对聚焦镜聚焦的光信号进行检测，通过所述信号放大滤波电路进行信号放大、滤波后，由所述AD采样电路进行信号采样，并将采样信号传输至所述主控制单元。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过传感器对所述衰荡腔进行温度监测、压力监测，将温度和压力监测结果传递给所述主控制单元。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控制单元通过驱动电路与所述激光器连接，驱动电路的一端与所述主控制单元连接，另一端与所述激光器连接；
其中，所述主控制单元通过温度控制、电流调制对所述驱动电路控制，所述驱动电路产生驱动信号驱动所述激光器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控制单元控制触发电路产生触发信号对光隔离器进行控制。
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| CN202123195342.8U CN216718197U (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种激光微水检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202123195342.8U Active CN216718197U (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种激光微水检测装置 |
Country Status (1)
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2021
- 2021-12-17 CN CN202123195342.8U patent/CN216718197U/zh active Active
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