[发明专利]一种六氟化硫浓度的双光路激光测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力及环保领域气体含量测量方法，具体说是涉及一种六氟化硫浓度的双光路激光测量装置及测量方法。

背景技术

SF₆气体化学性质稳定，是一种高电气强度的气体绝缘介质，具有很好的灭弧和绝缘性能，故被广泛地应用在高压变电站的电力设备中，如SF₆高压断路器、SF₆封闭组合电器(GIS)等。当GIS设备内的SF₆气体发生泄漏，将使SF₆气体的浓度和压力降低，导致其灭弧和绝缘能力降低，设备的安全运行得不到保证，严重时将产生重大供电事故。此外，SF₆气体无色、无味，人的感官无法识别，而且其比重比空气大，一旦泄漏将排斥空气并沉积在室内地表上方，对进入开关室工作人员的人身安全造成很大威胁。我国《电业安全工作规程》特别规定，在相关场所必须安装O₂和SF₆检测报警装置。

目前用于SF₆气体泄露检测的方法主要有：(1)负电晕放电探测法；(2)紫外线电离法；(3)声波检测法；(4)红外成像检测法；(5)光谱吸收检测法。其中光谱吸收检测法测量范围宽、精度高、稳定性好、灵敏度高、成本较红外成像检测法低，适合于大范围的在线实时检测。实用新型专利(ZL200620034423.6)发明了六氟化硫智能环境监控系统及其六氟化硫气体激光探测器，提出了一种SF₆气体激光探测器，包括激光管、采样室、采样通道、光电传感器；专利(申请号：200410103239.8)公开了一种六氟化硫(SF₆)气体检测方法，通过红外光源照射样品池，在被测处的另一边设有光电探测器，通过光电探测器给出红外光谱强度的变化量，即可获得被测处SF₆的含量状况。总体来看，上述发明均采用了一个激光(红外)光源，一个探测器，利用SF₆气体对特定光谱的吸收特性服从朗伯-比尔(Lambert-Beer)，以获取其含量。但由于普通激光器输出的光谱功率稳定性差，难以进一步提高设备的测量精度及稳定性。专利(申请号：200610040630.7)公开了一种基于激光光谱法的高灵敏SF₆大范围监测仪，安装有一个电机驱动的斩波器，斩波器为一表面镀有金属膜的转盘，转盘上有缺口，激光光束经转盘上金属膜反射到达其中一个光强探测器，激光光束经转盘上缺口到达另一个光强探测器。虽然采用了两个光强探测器以提高测量精度，但监测仪的构造较复杂。因此，针对结构简单、测量精度高的SF₆气体浓度测量方法为主的研发，实现开关室环境的实时监测，对于保障SF₆设备的安全运行乃至电网的正常运转具有十分重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种六氟化硫(SF₆)浓度的双光路激光测量装置及测量方法，不需要复杂的结构，能进一步提高光谱吸收法的测量精度，克服了现有光谱吸收检测法存在的不足。

为达到上述目的，本发明的技术方案和措施是：

装置由CO₂激光器、原始功率测量光强探测器、空气输送泵、SF₆气体浓度测量光强探测器、气体分析室、光学全反射镜片器B、光学半波镜片器、光学全反射镜片器A构成，CO₂激光器发出的激光光束通过光学全反射镜片器B、光学半波镜片器、光学全反射镜片器A将器件相连。测量时，CO₂激光器发出的激光光束，经过光学全反射镜片器B全反射后，进入光学半波镜片器，半波镜片器将激光器射出的光束分为两束，一束到达原始功率测量光强探测器，作为激光器发射的原始功率测量，另一束到达SF₆气体浓度测量光强探测器，作为SF₆气体浓度测量。

所述的光学全反射镜片器B内有光学全反射镜片B，与CO₂激光器发出的入射激光光束呈45°设置；

所述的光学全反射镜片器A内设有光学全反射镜片A，与入射激光光束呈45°设置；

所述的光学半波镜片器内有半波镜片，与入射激光光束呈45°设置。