可燃气体检测仪使用（通用7篇）
5.1.1按使用场所爆炸危险区域的划分选择检测器的防爆类型。
5.1.2按使用场所被测气体的类别、级别、组别选择检测器的防爆等级组别。
5.1.3按检测点的数量选择单路或多路检测报警器。
5.1.4按报警控制器安装场所的爆炸危险区域选择报警控制器的防爆性能。
5.1.5按使用场所的环境温度选择检测器和控制器的温度适应范围。
5.2性能要求
选择的可燃气体检测报警器的主要性能指标应满足以下要求：
a) 检测对象：空气中的可燃气体;
b) 检测范围：0~100%可燃气体爆炸下限(LEL);
c) 检测误差：爆炸下限的±10%以内;
d) 报警设定值：一级报警小于或等于25%LEL，二级报警小于或等于50%LEL;
e) 报警误差：设定值偏差在±25%以内;
f) 响应时间：吸入式仪器的响应时间应小于30s，扩散式仪器的响应时间应小于60s;
g) 电源电压的影响：发生±10%的变化时，报警器精度不降低。
6 固定式仪器的安装
6.1检测器安装高度应根据可燃气体的密度而定，可燃气体、蒸气特性见附录A(提示的附录)。当气体密度大于0.97kg/m3(标准状态下)时，安装高度距地面0.3～0.6m;;当气体密度小于或等于0.97kg/m3(标准状态下)时，安装高度距屋顶0.5～1.0m为宜。
6.2检测器的安装位置应综合空气流动的速度和方向、与潜在泄漏源的相对位置、通风条件而确定，并便于维护和标定。
6.3检测器和报警控制器应以受到最小振动的方式安装。
6.4在易受电磁干扰的地区，宜使用铠装电缆或电缆加金属护管。
6.5检测器应注意防水，在室外和室内易受到水冲刷的地方应装有防水罩;检测器连接电缆高于检测器的应采取防水密封措施。
6.6检测器的安装和接线应按制造厂规定的要求进行，并应符合防爆仪表安装接线的规定。
6.7报警控制器应有其对应检测器所在位置的指示标牌或检测器的分布图。
7检查与维护
7.1可燃气体检测报警器的管理应由专人负责。责任人应接受过专门培训，负责日常检查和维护。
7.2应对可燃气体检测报警器进行定期检查，做好检查记录，必要时进行维护。
7.2.1每周按动报警器自检试验系统按钮一次，检查指示系统运行状况。
7.2.2每两周进行一次外观检查，项目包括：
a) 连接部位、可动部件、显示部位和控制旋钮;
b) 故障灯;
c) 检测器防爆密封件和紧固件;
d) 检测器部件是否堵塞;
e) 检测器防水罩。
7.2.3对7.2.2中涉及安装在高处的检测器，检查周期可适当延长，但需保证正常运行。
7.3每半年用标准气体对可燃气体检测报警器进行检定，观察报警情况和稳定值，不满足5.2中的要求时应修理，并作好检测记录。
8 维修与标定
8.1一般要求
8.1.1维修和标定工作由有资质的单位承担。
8.1.2经维修的可燃气体检测报警器应按8.2.1的要求进行全项标定。新安装的应经标定验收，并出具检验合格报告，方予投入使用。
8.1.3传感器应根据使用寿命及时更换。
8.2标定
8.2.1可燃气体检测报警器的标定应根据JJG 693 中的规定项和步骤进行标定。
8.2.2已投入使用的可燃气体检测报警器应进行每年不少于一次的定期标定。
关键词：SF6气体,分解物质,开关设备,检测故障
在过去传统的电力系统中, 开关设备的良好状态决定着电力系统是否能够平稳运行与快速发展。由于科学技术的缺陷使得设备内部零件的运行不够完善, 时常会出现漏电与放电的现象, 这样长久以来会对开关设备的安全性能产生巨大的威胁, 而传统的检测故障的电气试验方法已经难以检测设备内部的深度故障原因, 因此随着新科技的发展, SF_6气体分解的物质便可以检测到设备深度的故障原因。但是由于新型SF_6气体检验的方法并没有得到科学化系统化的研究与分析, 所以在某些方面其还存在着一些不足之处。所以这就需要科研人员加大对于SF_6气体检验方法的探究与试验, 以此找寻出适合此方法快速发展的途径与方式。
1 SF_6气体分解产物检测的运行原理与方式
1.1 SF_6气体分解产物的构成
在科学意义上, SF_6气体是常温常压下的一种无色、无味、无毒的气体。它的物理属性属于中和性的一类物质, 密度相比于空气的密度相比于要较重一些, 常以液态的形式存在。其因为具有良好的绝缘性与灭弧性常被应用于变压器与断路器的制造中, 这对整个电力系统的运行与安全性能都提供了良好的保障。在电力系统中经过了电火花与化学反应的历练, 其通常会分解出各种具有腐蚀性气味与一定程度的毒性气体, 这就是其在开关设备中分解出的检验产物。这些分解产物范围之广, 毒性较强, 常常有:二氧化硫、硫化氢与一氧化碳等产物。
1.2 SF_6气体分解产物的检验原理分析
然而在开关设备中, 如果检测到SF_6气体分解出的这些具有较强毒性与腐蚀性的气体产物, 那么就证明开关设备中的电力系统出现故障。通常检测出的故障原因一般是以下两个方面:
(1) 导线与传输媒介的电流运输不同, 接触不良。
(2) 经过长时间的通电后, 导体的温度上升导致电阻变大。在科研人员对SF_6气体的分解产物进行更进一步的分析后, 发现其在高温下分解出的硫化氢气体还具有另一特性, 就是在裸金属经过放电反应或者局部零件产生电晕现象后也会产生一定的硫化氢气体。因此科研人员断定硫化氢气体与裸金属之间存在着电流磁场与不同的电流能量。
2 SF_6气体分解产物检测在开关设备中的应用
2.1 SF_6气体分解产物检测方式
在充分了解了SF_6气体分解产物的基本原理与构成的基础上科研人员就加大了对于其检测方式的研究, 希望能够通过不断地实验总结出适合不同机器设备的电气系统的气体检验的方法与系统。然而在目前科学界中, 最常用的SF_6气体分解产物检测方式主要有以下几种: (1) 利用气象色谱来判断法 (2) 红外线感应法 (3) 检测管法 (4) 采用精密的气体分解产物检测仪法。在现实的采样实验中, 前两种的检测方法需要科研人员进行更进一步的研究与分析, 这就在一定程度上由于在采集样品在运输与实验的过程中产生不同的化学反应与特质等一系列的客观原因使得最后检测出的结果会与实际产生结果发生一定的偏差, 这会最终影响到最后的开关设备的检测状态是否良好。所以在日常的SF_6气体分解产物的检测中最常被采用的就是检测管法, 这是一种极其简便与具有高度科学性的方式, 除此之外在一定程度上其检测出结果的效率也是极高的。但是美中不足的是其在检测的定量上面会产生一定的差误。随着科学技术的不断发展, 在对于SF_6气体分解产物检测的方面, 新的采用SF_6气体分解产物检测仪器的方法逐步取代了检测管法, 占据了在检测开关设备是否性能良好的主导位置。SF_6气体分解产物检测仪器的使用在一定程度上促进了检测开关设备是否性能良好的速度与质量。在中国许多有关电力的工厂与企业纷纷引进了这一科学的检测仪器, 大大提高了电力部门的电力系统的运行平稳度。仔细分析此类检测仪器, 其的技术核心在于是以电化学传感为基础上进行电流的交流与运输工作。所以在使用前需要有关科研人员对其机器的精密性进行调试与检测, 在使用后还需要做好相应的维护与保养工作, 这在一定程度上耗费了特定的人力, 物力与时间。在调试机器设备的精密性方面, 现如今国家通常采用的是以氮气为标准物质进行调试的, 但是从化学气体性质的不同来看, 氮气与SF_6气体有着明显不同的特性与性质, 所以最后检测出的结果并不是完整的准确无误的, 这在某些时候也会给有关的电力公司与部门带来消极的影响, 促使其经济效益的下降。
2.2 准备SF_6气体分解产物的检测试验
在进行检测试验之前就要先对于SF_6气体分解产物的检测仪器进行精密性的调试, 确保最后的试验检测结果具有一定的科学性, 尽量减少误差。在相应国家对于SF_6气体分解产物的检测试验的强烈号召与动员之下, 作者根据自身的专业技能与知识以西安某一工厂内的交流开关设备为例深入分析SF_6气体分解产物的检测结果与运行状态。在对机器设备进行了循环的试验与调试后, 由图1中的不同额定电压下的SF_6气体分解物质的不同而引起的电压变化图可以间接看出SF_6气体在特定条件下的确可以促使开关设备的安全使用。
由此可以看出在500kv的影响下, SF_6气体分解的产物可以检测出操作冲击耐受电压峰值的偏高, 这就表明开关设备已经处于不断加温的状态在这种情况下就需要对开关设备进行科学的检测, 看是不看因为电压值过大又或者是电阻的升温与端口之间的接触不良而导致其安全性能受到影响。
2.3 对SF_6气体分解出的检测产物进行分析
2.3.1 主要目的
通过大量的深入持久的试验与调试, 我们了解到大型开关设备的故障通常发生在其内部的电流与电压产生变异后引起的一系列问题。在了解到这些情况后再对试验结果进行归纳整理与分析, 确定引起开关设备引起故障的是哪一种SF_6气体分解的产物, 并充分了解这种物质的特性后, 对症下药在这种气体应用的零件与部分方面进行技术改良或者使用新代替材料的创新, 促进开关设备的良好运行与发展。
2.3.2 检测出的重要结果分析
在这场试验中, 我们通过测试机器设备在不同的额定电压下, 机器产生的耐受电压峰值的不同反应来推定SF_6气体在不同的环境与状态下引起的机器故障也会不同。所以我们需要经过大量的实验与调研找出那个引起设备发生故障的分解物质。这就需要从两个方面来进行判断:
2.3.2. 1 SF_6气体分解出的产物在不同条件下的具体表现
在受到电流作用的刺激下, SF_6气体通常会分解为以下几种类型的气体物质:二氧化硫、氟化氢、硫化氢等。在加热状态下就会分解出不同的物质, 但其中共有的一个物质就是二氧化硫。然而当设备发生故障接触到绝缘性材料时, SF_6气体又会因此分解为一氧化碳与硫化氢等物质。
2.3.2. 2 SF_6气体易分解的特性
在开关设备发生故障时, SF_6气体最先分解为SOF_2, 这是一种化学性质极其稳定的物质。而在接后分解出的氟化氢是一种酸性活泼的物质, 更易与其他物质氧化, 所以不同的分解物质所包含的特性都有不同。
3 结语
因此, 综上所述, 我们在研究SF_6气体的分解物质时, 可以重点将二氧化硫与硫化氢为主要测试对象, 除此之外还需对氟化氢做一个额外的检测, 判断是否是因为不同的特性引起的故障原因的不同。再经过更深层次的挖掘试验信息, 我们又可以得知在日常的机器设备的检测中需要对SF_6气体中的二氧化硫加上氟氧化二硫的含量进行检测, 如果大于1u L/L, 则设备的绝缘性能就受到了影响, 那么就需要专业人员进行有关的补救与指导工作了, 对于SF_6气体进行分解物质的深入试验与分析可以促进开关设备的安全性能, 以及在预防开关设备发生故障方面产生了巨大的作用。
参考文献
[1]颜湘莲, 王乘玉, 季严松等.开关设备中SF_6气体分解产物检测的应用[J].电网技术, 2010-09-04.
摘要：随着现代科技的不断进步，空气中损害人体健康的物质越来越多，传统的检测器很难同时测量多种有害气体，且设计复杂，功耗大，故障率偏高。本文以TI公司的16位MSP430F42x系列单片机为核心，设计了一款新型低功耗多通道气体检测仪。实践证明，该检测仪具有成本低、功耗低、精度高、功能丰富、响应快、操作方便等特点。
关键词：单片机 低功耗 多通道 检测仪
0 引言
随着现代科技的不断进步，化工与材料技术得到了快速发展。然而越来越多的有毒有害物质也随之产生，导致空气环境中损害人体健康的物质也随之增多，且大多为挥发性有机物，如甲醛、甲苯、硫化氢等。传统的检测器很难同时测量多种有害气体，且其检测电路采用的是功耗较大的89C51单片机，片内没有集成A/D转换功能，需要外围独立电路实现A/D转换，不仅设计复杂，功耗大，而且故障率偏高；大多数检测仪都为便携式设备，耗电量大，用户往往为设备使用时间短耿耿于怀。而近年来，美国Ti公司推出的Msp430F42x单片机内置12位的A/D转换模块，具有功耗低，体积小，可靠性高等优点，能够很好的解决传统检测仪面临的难题。因此，多通道、低功耗、高可靠性检测仪在工业生产流程监测、环境保护和事故应急处理等领域具有广泛的应用前景，故提出本方案。
1 方案的实现
1.1 方案原理 本方案主要以美国德州仪器（TI）公司推出的16位超低功耗、高精度、高性能的Msp430F42x系列单片机为核心，利用片内3个独立的16位A/D转换器，采集多个气体传感器信号，测量气体的浓度。系统框图如图1所示，共分为电源、信号采集、信号调整、系统主控、LED显示、报警输出、数据通信等7大模块。
因需要满足低功耗，本方案采用锂电池供电，输入电压范围为（1.8V～4.4V），系统定时对电池电量进行检测，并在显示屏上实时显示，当电量低于额定值（1.8V）时，系统告警，提示用户进行充电。设备提供外部电源接口，可为设备直接供电，并同时为锂电池充电。电源模块输出5V、3.3V、2.5V电压，为系统其它模块提供可靠的电源。电源模块中主要采用了TI公司的TPS6300x系列IC，由单片机MCU统一管理，未开机时为省电模式，工作电流为8uA，开机工作时最大电流不大于60mA。锂电池正常使用可达4-6月。因此，功耗低是此方案特点之一。
信号采集模块主要对原始的传感器信号进行采集，将传感器信号转换成电压信号。根据传感器种类的不同，可支持电流或电压型输出，输出方式有单线、差分两种。此模块还有另外一个作用就是抑制零点漂移，保证传感器输出信号趋于稳定，减少测量误差。
信号调整模块主要采用了TI公司的TLV5524对采集的传感器信号进行箝位、放大处理，使相应通道信号满足MSP430F42x的AD转换的要求。
系统主控模块是设备的核心，采用MSP430F42x为MCU，实现系统控制、AD转换、数据处理等主要功能。系统控制包含电源管理、定时管理、用户界面管理、按键扫描、背光控制、LED显示管理、报警管理等；AD转换采用负责将三通道模拟信号转换成数字信号；数据处理主要包含传感器信号、RS485通信、参数存取等数据的处理。
采用LED显示屏作为人机界面，如图2所示，可显示气体名称、浓度、单位、报警状态、电量等信息。通过按键可进入菜单设置，标定零点和目标点。LED显示由MSP430F42x直接驱动，响应时间快，电路简单，信号可靠。
方案中使用RS485接口与其它系统通信，通过此接口可对设备进行参数下载和实现远程测量。使用29LC256进行参数存储，参数类型有公共参数、默认参数和用户参数，公共参数和默认参数一经写入后，用户无权限改变；用户可通过菜单修改用户参数。
报警输出是检测仪主要功能之一，当被测量气体的浓度超过额定值，将发出声光报警，并在显示屏上提示报警状态及种类（高报警或低报警），同时报警信号通过继电器输出给外部报警装置。
1.2 关键器件 MSP430F42x主要特性：
超低功耗：活动模式，400uA，1MHz，3.0V；待机模式1.6uA；掉电模式0.1uA。
5种省电模式，从待机模式唤醒不超过6uS。
具有锁相环。
三个独立的16位A/D转换通道，差分输入。
16为RISC精简指令体系，125nS指令周期。
提供128段集成LCD驱动。
三个带捕获/比较寄存器的16为定时器Timer_A。
TPS6300x主要特性：
高达96%的转换效率；
降压模式下输出电流高达1200mA，升压模式下输出电流高达800mA，降压模式与升压模式可自动转换；
输入电压范围：1.8V～5.5V；
输出电压可调，范围为1.2V～5.5V；
在低功率输出时，可使用省电模式提高效率；
IC关闭时，断开与负载的连接。
TLV5524主要特性：
低噪声：19nV/■，1KHz；
低输入偏置电流：1pA；
非常低功耗：每通道34uA；
宽电压输入：2.7V～8V；
低输入补偿电压：850uV。
1.3 系统软件实现 本系统软件部分采用C语言编程，采用模块化设计，主要包括初始化、主程序、键盘扫描与处理、菜单处理、数据采集、浓度计算算法、报警处理、参数存取、LED显示及串口通信等模块。图3为系统软件主流程图。
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2 应用与校准
本文设计的检测仪适用于测量氧气、氢气、氮气、二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、甲烷、乙醇等气体浓度，主要应用于化工、石油、煤矿等领域。设备出厂时统一进行零点及目标点校准，由于用户使用环境各不相同，若测量环境变化较大时，用户可对设备进行零点或目标点校准。
3 结论
本文的设计方案由于采用了MSP430F42x系列芯片，运用其内部16位的AD转换器进行信号采集，提高了测量精度，使得系统电路集成度较高，降低了系统功耗和成本，提高了系统可靠性。同时提供3个通道测量，解决了单一气体测量的问题，而且通过强大的软件功能，提供给用户丰富的菜单功能和简便操作，满足多样化的告警功能。
参考文献：
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[3]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京：北京航天航空大学出版社，2002.
[4]兰吉昌.运算放大器集成电路手册[M].北京：化学工业出版社，2006：104-112.
[5]张洪润，刘秀英，张亚凡.单片机应用设计200例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006：468-486.
摘 要：介绍了一种新型的气体泄漏超声检测系统,在分析小孔气体泄漏产生超声波的原理的基础上,阐述了该检测系统的原理及设计方案。该系统能对各种压力容器的孔隙泄漏所产生的微弱超声信号进行精确检测。该系统利用DSP技术对泄漏所产生的超声波信号进行分析处理和声压级计算,从而实现对泄漏的检测及泄漏量的估算。
关键词：DSP 声压级 本底噪声 泄漏超声波
目前,工业上和生活中均大量用到用于储存和输送压缩气体的压力容器,如气缸、气罐、煤气管道等。由于各种原因,容器会产生漏孔从而发生气体泄漏。据估计,工业上由于泄漏而损失掉的压缩气体平均占到40%左右。泄漏不但会造成能源的浪费,而且如果是有害气体的话,还会对空气造成污染。因此,准确地判断和定位产生泄漏的位置,对于提高企业的生产效率和节约能源具有重大的意义。
传统的泄漏检测方法如绝对压力法、压差法、气泡法等,操作复杂并且对技术人员要求较高,而且不具有实时性。目前,工业上广泛利用泄漏产生超声波的原理来进行泄漏检测。利用超声波检测气体泄漏位置,不仅方法简单,而且准确可靠。基于此,本文研究并设计了一种新型的超声波气体泄漏检测系统。检测原理
1.1气体泄漏产生超声波
如果一个容器内充满气体,当其内部压强大于外部压强时,由于内外压差较大,一旦容器有漏孔,气体就会从漏孔冲出。当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时,冲出气体就会形成湍流,湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波,如图1所示。声波振动的频率与漏孔尺寸有关,漏孔较大时人耳可听到漏气声,漏孔很小且声波频率大于20kHz时,人耳就听不到了,但它们能在空气中传播,被称作空载超声波。超声波是高频短波信号,其强度随着离开声源(漏孔)距离的增加而迅速衰减。因此,超声波被认为是一种方向性很强的信号,用此信号判断泄漏位置相当简单。
图1 气体泄漏产生超声波
1.2 声压与泄漏量的关系
泄漏超声本质上是湍流和冲击噪声。泄漏驻点压力P与泄漏孔口直径D决定了湍流声的声压级L。著名学者马大猷教授推出如下公式[1]:
式中,L为垂直方向距离喷口1m处的声压级(单位:dB);D为喷口直径(单位:mm);D0＝1mm;P0为环境大气绝对压力;P为泄漏孔驻压。
由此可知, 在与泄漏孔的距离一定时,泄漏超声的声压级是随泄漏孔尺寸和系统压力的变化而变化的。
泄漏产生的超声波频带比较宽,一般在20kHz到100kHz之间。在不同的频率点,超声波的能量是不同的。实际上,它的频谱峰值也是随泄漏孔的尺寸和压力的变化而变化的。比如:在一定的泄漏孔径和压力下,如果泄漏超声波的频谱峰值是在38kHz点,那么加大孔径以后它的频谱峰值可能出现在36kHz点;如果孔径不变,加大系统内外压差,频谱峰值可能出现在43kHz点。但是在同一频率点,对于形状相同的泄漏孔,泄漏所产生的超声波的声强随泄漏量的增大而增大。另外,如果泄漏量恒定,即泄漏面积一定,则泄漏孔的形状越接近于圆形,声压越高。当泄漏孔的雷诺数用式(2)表示时,在40kHz点声压与雷诺数之间的关系如图2所示。
图2 声压级与雷诺数的关系
式中,ρ为气体密度;μ为粘度;V为流速;D为力学平均直径。
由图2可知,如果能检测出泄漏孔附近在某一个频率点的声强,则可以推算出该泄漏孔的雷诺数。对于该泄漏孔,由于它的力学平均直径是确定的,所以这时雷诺数与气体泄漏量成正比关系。但是对于不同的泄漏孔,并不知道它的力学平均直径,因此光知道雷诺数还不能求出泄漏量。在工业上,对于管道气体,由于有源源不断的气体补给,管道里面的气压一般都是恒定值。而对于工业容器,由于小孔泄漏的泄漏量非常微弱,容器当中的压力变化非常缓慢,所以可以认为在一段时期内是恒定值。当系统内外压力一定时,对于不同的泄漏孔,它的泄漏流速都是一定的,可以用公式(3)[2]来表示:
式中,V为气体流速;p为管内压力;P0为环境大气绝对压力;T1为绝对温度;σ＝P0/P;R为气体常数;K=,对于空气,k=1.4,则K=2.646。
当雷诺数、气体流速知道以后,就可以反求出该泄漏孔力学平均直径D,即可得出泄漏量。通过以上分析得出:只要能检测出距离泄漏点一定距离的超声波在某一个频率点的强度,再给出泄漏系统内外压力,就可以估算出气体泄漏量。系统硬件实现
小孔气体泄漏所发出的超声波强度是极其微弱的,而且在工业场合,环境噪声是相当大的。所以要检测出在恶劣环境下的气体泄漏所发出的超声,必须对系统信号放大部分进行精心的设计。在本系统中只检测40kHz点的泄漏超声波的强度,原因是通过实验得出,在40kHz点的泄漏超声波能量都是比较大的,而且泄漏声和本底噪声能量差值也最大(如图3所示)。这样选择可以增加系统灵敏度。
系统原理如图4所示。系统分为模拟和数字两部分,模拟部分包括信号放大电路和音频处理电路等。信号放大电路由前置放大电路、带通滤波电路和二次放大电路组成。音频处理电路由本振电路、混频器、功率驱动电路组成。数字部分主要由DSP和LCD、RAM、键盘等外围设备组成。传感器信号经过放大滤波以后,一路交由DSP处理,另一路通过降频转化为可听声。下面分别介绍各部分原理。
图3 本底噪声与泄漏声声压图
图4 系统原理图
2.1 信号放大电路
图5所示为模拟电路的信号放大部分。
前置放大电路选用AD公司的专用高精度仪器三运放AD620。AD620是由三个精密运放集成的差分专用仪器运放,它具有低偏移、高增益(信号可直接放大到1000倍)、高共模拟制比的特点,特别适用于放大传感器信号。由于传感器接收到的大量的低频噪声(如50Hz的工频噪声)强度远大于它所接收到的超声信号,所以在传感器与AD620之间必须接一个无源高通滤波器。这样虽然增加了传感器的功耗,但是在后面可以通过增大放大倍数来弥补。第二级是一个有源带通滤波电路。在这一级可以滤掉前面滤波器没有滤掉的大部分背景噪声和由器件或电路产生的噪声。这里选择的通带为38kHz～42kHz。第二级和第三级运放都采用AD公司的OP777,它是一个超精密的低噪声运放,具有极低的电压和电流偏移以及很高的增益稳定性。第三级是一个一般的同相放大电路。经过第三级放大以后,信号范围为-3.3V～+3.3V,再经过如图所示的两个20kΩ的电阻,并接上+3.3V的偏置电压,就可以使输入到DSP的AD采样信号变为0～3.3V。
虽然选用的器件是低噪声的,但是对于检测极其微弱的泄漏超声信号来说,还是不能忽略器件本身的噪声。在信号进入DSP以后再一次对其进行数字滤波,滤掉由前面器件和电路产生的直流电压偏置和噪声。这样可以得到足够高精度的泄漏超声波信号。
图5 信号放大电路
图6 音频处理电路原理图
2.2 音频处理电路设计
设计音频处理电路的目的是能够比较方便地判断哪里有泄漏的产生。人耳的听觉范围大约在1kHz到20kHz之间。因此检测到的超声信号必须通过降频才能为人耳所听到。降频的原理是利用差分信号的乘法特性:
然后在Uo后接上低通滤波器,则可得差频信号。如选用本振电路的频率为37kHz,那么得到的差频信号为3kHz,可为人耳听到。音频处理电路的原理图如图6所示。
2.3 DSP
DSP的主要功能是负责A/D转换、对A/D转换后的信号进行分析处理、对LCD及电源进行管理。这里采用TMS320LF2407A。DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器。芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,并提供特殊的DSP指令,可以快速地实现各种数字信号处理算法。TMS320LF240X是德州仪器(TI)公司推出的基于C2×LP16位的定点低功耗的数字信号处理器系列,2407A型处理器是此系列中的最新产品。40M指令/秒(40MIPS)的处理速度可以提供远远超过传统的16位微控制器和微处理器的性能。它的内置10位模/数转换电路可以使电路得以简化。
2.4 LCD显示部分设计
LCD的作用是显示泄漏孔的声强和估算的泄漏值以及由键盘输入的数据。这里选用内藏三星公司的KS0713显示控制芯片的LCD显示模块。它有128×64的点阵。其供电电压只需3.3V。KS0713芯片速度相当快,内部晶振频率可达2MHz,很适合使用高速CPU芯片的场合。这里采用DSP的数字I/O口来控制LCD模块,如图7所示。
图7 TMSLF2407A与KS0713的接口
图8 键盘接口电路
图9 主程序流程图
2.5 键盘电路设计
键盘的作用是输入泄漏系统的内外压力值和选择不同的气体常数。在估算气体泄漏量时,需要知道气体的流速,由公式(3)可知,泄漏气体的流速可以通过气体内外的压力和气体常数等换算出来,这些数值是通过键盘输入进去的。这里采用一维键盘,用DSP的四个数字I/O口来接收键盘输入,采用软件的方法消除键盘的抖动。本系统设计了四个按键:“功能” 键、“+”键、“-”键和“确定”键。功能键用于循环选择容器内气压、容器外气压和气体常数的设置等。每按一次功能键,在上述三个功能间切换一次。键盘接口电路如图8所示。系统软件部分设计
因为系统要完成测量泄漏超声的声压级、估算泄漏量以及完成显示功能,所以软件主要由信号采集子程序、滤波子程序、FFT变换程序、泄漏估算子程序、LCD显示子程序、键盘服务子程序等组成。限于篇幅,在此只列出程序设计的总体思路,如图9所示。本文所介绍的超声波泄漏检测系统具有精度高、体积小、便于携带和具有很好的人机交互界面等特点。该系统还利用DSP等技术实现了对泄漏量的估算。
参考文献 袁易全,黄建人.高灵敏超声检漏仪的研究,东南大学学报,1989 2 李建藩.气压传动系统动力学.广州:华南理工大学出版社,1991 李 进,陈会仓,程 斌等.气体泄漏超声波检测装置.工业仪表与自动化装置,1996(5)4于亚非.用超声波传感器检测气体泄漏.仪器与未来,1992(8)5 李光海,王 勇,刘时风.基于声发射技术的管道泄漏检测系统.自动化仪表,2002;23(5):20～23
作者姓名： 龚其春 叶 骞 刘成良 王永红
作者单位： 上海交通大学机电控制研究所SMC研究中心
出处：电子技术应用
本标准规定了作业环境用气体检测报警仪的术语、分类、技术要求、试验方法、检验规则与标志等。
本标准适用于作业环境可燃性气体(含甲烷)、有毒气体和氧气检测报警仪。2 引用标准
GB 2421 电工电子产品基本环境试验规程 总则
GB 3836.1 爆炸性环境用防爆电气设备 通用要求
GB 3836.2 爆炸性环境用防爆电气设备 隔爆型电气设备“d”
GB 3836.4 爆炸性环境用防爆电气设备 本质安全型电路和电气设备“i”
GB 4798.10 电工电子产品应用环境条件 导言
GB 4857.5 运输包装件基本试验 垂直冲击跌落试验条件
GB 5274 气体分析 校准用混合气体的制备 称量法
GB 5275 气体分析 校准用混合气体的制备 渗透法
术语
3.1 检测器
由采样装置、传感器和前置放大电路组成的部件。
3.2 传感器
将样品气体的浓度转换为测量信号的部件。
3.3 指示器
指示气体浓度测量结果的部件。
3.4 报警器
气体浓度达到或超过报警设定值时发出报警信号的部件，常用有蜂鸣器、指示灯。
3.5 检测范围
报警仪在试验条件下能够测出被测气体的浓度范围。
3.6 检测误差
在试验条件下，报警仪用标准气体校正时，指示值与标准值之间允许出现的最大误差。
3.7 报警误差
在试验条件下，报警仪用标准气体校正时，报警指示值与报警设定值之间允许出现的最大误差。
3.8 报警设定值
根据有关法令或标准或现场状况，报警仪预先设定的报警浓度值。
3.9 重复性
同一报警仪在相同条件下，对同一检测对象在短时间内重复测定，各指示值间的重合程度。
3.10 稳定性
在试验条件下，报警仪保持一定时间的工作状态后性能变化的程度。
3.11 响应时间
在试验条件下，从检测器接触被测气体至达到稳定指示值的时间。通常，读取达到稳定指示值90%的时间作为响应时间。
3.12 恢复时间
在试验条件下，从检测器脱离被测气体至恢复监视状态的时间。通常，读取恢复到稳定指示值10%的时间作为恢复时间。
3.13 监视状态
报警仪发出报警前的工作状态。
3.14 报警状态
报警仪发出报警时的工作状态。
3.15 故障状态
报警仪发生故障不能正常工作的状态。
3.16 零气体
不含被测气体或其他干扰气体的清洁的空气或氮气。
3.17 标准气体
成分、浓度和精度均为已知的气体。4 分类
4.1 按检测对象分类，有可燃性气体(含甲烷)检测报警仪、有毒气体检测报警仪、氧气检测报警仪。
4.2 按检测原理分类，可燃性气体检测有催化燃烧型、半导体型、热导型和红外线吸收型等；有毒气体检测有电化学型、半导体型等；氧气检测有电化学型等。
4.3 按使用方式分类，有便携式和固定式。
4.4 按使用场所分类，有常规型和防爆型。
4.5 按功能分类，有气体检测仪、气体报警仪和气体检测报警仪。
4.6 按采样方式分类，有扩散式和泵吸式。5 技术要求
5.1 结构要求
5.1.1 气体检测仪应由检测器和指示器两部分组成；气体报警仪应由检测器和报警器两部分组成； 气体检测报警仪应由检测器、指示器和报警器三部分组成。
5.1.2 可燃性气体检测报警仪的检测范围下限为零，上限应大于或等于爆炸下限；有毒气体检测报警仪的检测范围下限为零，上限应大于3倍最高容许浓度；氧气检测报警仪用于缺氧检测，检测范围下限为零，上限应大于25%体积百分浓度，对于氧气泄漏检测，下限为零，上限应大于40%体积百分浓度。
5.1.3 便携式和移动式报警仪，应体积小，重量轻、便于携带或移动。
5.1.4 固定式报警仪，检测器应具有防风雨、防沙、防虫结构，安装方便。指示报警器应便于安装、操作和监视。
5.1.5 应使用耐腐蚀材料制造仪器或在仪器表面进行防腐蚀处理，其涂装与着色不易脱落。
5.1.6 仪器处于工作状态时应易于识别。
5.1.7 仪器应易于校正。
5.1.8 用于存在易燃、易爆气体的场所时，应具有防爆性能，符合GB 3836.1、GB 3836.2和GB 3836.4，并取得防爆检验合格证。
5.1.9 报警仪和检测报警仪应具有有效的报警装置。
5.2 性能要求
5.2.1 检测误差应符合表1的要求：
表 1 检测误差
检测对象 指示范围 检 测 误 差 可燃气体爆炸下限 爆炸下限±10%以内
高于爆炸下限的读数
低于爆炸下限的读数 读数值±25%以内
有毒气体最高容许浓度3倍 ±10%(读数)以内
高于最高容许浓度3倍的读数 ±10%(F.S.)以内
低于最高容许浓度3倍的读数±30%(读数)以内 氧 气缺氧仪0-25% ±0.7(vol.)%(氧含量)以内
检漏仪全刻度范围±5%(氧含量)以内
5.2.2 报警误差应符合表2的要求：
表2 报警误差
检测对象报 警 范 围报 警 误 差
可燃气体在爆炸下限的1/4以下
在测量范围内设定的任设定值±25%以内
意报警值(1/4-3/4)有毒气体在容许浓度以下报警
在测量范围内设定的任意设定值±25%以内
报警值
氧 气缺氧仪在测量范围内设定任意报警值 ±1(vol.)%(氧含量)以内
检漏仪任意设定的报警值±5%(设定值)以内
5.2.3 重复性应符合表3的要求：
表3 重复性
检测对象检测原理误差
可燃气体接触燃烧型±5%以内
有毒气体电化学型±5%以内
氧 气电化学型±3%以内
5.2.4 稳定性
按6.5进行试验时，仪器必须符合5.2.1-5.2.2的要求。
5.2.5 仪器使用姿势的影响
按6.6进行试验时仪器应符合5.2.1-5.2.2的要求。
5.2.6 振动的影响
按6.7进行试验时仪器应符合5.2.1-5.2.2的要求。
5.2.7 检测响应时间与报警响应时间
a.可燃气体检测报警仪在进行6.9和6.10中规定的试验时，检测与报警响应时间必须在30s以内；
b.有害气体检测报警仪在进行6.9和6.10中规定的试验时，检测与报警响应时间必须在60s以内；
c.缺氧检测报警仪在按6.9和6.10中的规定进行试验时，检测响应时间必须在20s以内，报警响应时间必须在5s以内。
氧气检漏报警仪在按6.9和6.10中的规定进行试验时，其检测与报警响应时间必须在20s以内。
5.2.8 温度的影响
a.按6.11.1中的规定进行试验时，检测报警仪的检测误差与报警误差应符合5.2.1-5.2.2的要求；
b.按6.11.2中的规定进行试验时，检测报警仪的检测响应时间和报警响应时间应在5.2.7中规定的时间内。
5.2.9 电源电压的影响
检测报警仪进行6.12中规定的试验时，其检测误差与报警误差应在5.2.1-5.2.2中规定的误差范围以内。
5.2.10 有毒气体检测报警仪应试验并说明干扰气体的影响。6 试验方法
6.1 试验条件
除特殊规定者外，试验场所的条件按GB 2421实行，即试验大气的温度为15-35℃，相对湿度为45%-75%，气压为86-106kPa。
当检测报警仪进入工作状态并经过厂家指定的稳定时间后即可开始试验。校正仪器时，使用零气体和标准气。标准气配制按GB 5274-5275实际。
6.2 检测误差试验
按厂家规定对仪器或装置进行校正。然后，将浓度分别为满刻度值的60%、1.6倍、3倍容许浓度值或报警设定值的试验气体通入检测器，记录指示值并计算出指示值与试验气体浓度的差值。
6.3 报警误差试验
6.3.1 检验缺氧检测报警仪与氧气检漏报警仪时，在与设定报警相同条件下，将高于设定报警浓度的氧气通入检测器，然后逐渐降低氧气的浓度，直至发出警报，计算此时试验氧气的浓度与设定氧气报警浓度的误差。
6.3.2 除缺氧检测报警仪外，检验其他气体报警仪和气体检测报警仪时，在与设定报警相同条件下，应将低于设定报警浓度的被测气体通入检测器，然后将试验气体的浓度逐渐升高，直至发生警报，计算此时试验气体的浓度与报警设定值的误差。
6.4 重复性试验
6.4.1 进行氧气检测仪和氧气检测报警仪的重复性试验时，用浓度近似为报警设定值的氧气试验气体与常规空气在同一条件下，交换三次，通入检测器，计算氧气试验浓度与平均指示值的误差。
6.4.2 进行可燃气体及有毒气体检测仪和检测报警仪的重复性试验时，将浓度约为设定报警值或全量程60%的试验气体与常规空气或零气体在同一条件下，交换三次，通入检测器，计算试验气体浓度指示值与其平均值的误差以及相对平均值。
6.5 稳定性试验
先校正检测报警仪的指示，设定报警值，在完成6.2检测误差试验与6.3报警误差试验之后分别进行6.5.1与6.5.2的试验。
6.5.1 使仪器保持工作状况1h以上，然后，按6.2中规定的方法检查检测误差。
6.5.2 使仪器保持工作状况1h以上，然后，按6.3中规定的方法检查报警误差。
6.6 仪器使用姿势的影响试验
使仪器处于工作状态，以标准使用姿势为准，分别前后左右倾斜30°，检查试验气体浓度值与指示浓度值、报警设定浓度值与实际报警浓度值的误差。6.7 振动的影响试验
将仪器固定在振动台上，以10-55Hz的频率、0.15mm的振幅、每次3min的扫频时间进行振动试验，在垂直方向和水平方向各振动30min。然后按6.2-6.3条进行试验
6.8 耐冲击性试验
在混凝土地面上放置30mm厚的松木板，将检测报警仪置于板的上方0.1m高处，除保护指示与报警部分外，使处于工作状态的仪器下落。然后，检查试验气体的浓度值与指示浓度值，报警设定浓度值与实际报警浓度差的误差。
6.9 检测响应时间试验
对采用吸入式采样的检测报警仪，试验在不接导管的情况下进行。
6.9.1 可燃气检测报警仪，将检测器暴露在浓度为全量程60%的试验气体中，同时记时，测出达到仪器指示出试验气体浓度的90%的时间。
6.9.2 有害气体检测报警仪，将检测器暴露在浓度为全量程60%的试验气体中，同时记时，测出达到仪器指示出试验气体浓度的90%的时间。
6.9.3 氧气检测报警仪
a.缺氧检测报警仪，将检测器暴露于纯氮气中或在空气导入口吸入氮气，测出达到90%的响应时间；
b.氧气检漏报警仪，将检测部分暴露于纯氮气中或在空气导入口吸入氮气，测出达到90%的响应时间。
6.10 报警响应时间试验
6.10.1 可燃气检测报警仪，将检测器暴露在浓度为报警设定值1.6倍的试验气体中，同时记时，测出发出警报的时间。
6.10.2 有毒气体检测报警仪，将检测器暴露在浓度为报警设定值1.6倍的试验气体中，同时记时，测出发出警报的时间。
6.10.3 氧气检测报警仪
a.缺氧检测报警仪，报警浓度设定值定为18(vol.)%，将检测器暴露于10(vol.)%的试验气体中，同时记时，测出发出警报的时间；
b.氧检漏报警仪，报警设定值定为25(vol.)%，将检测器暴露于浓度为28(vol.)%的试验气体中，同时记时，测出发出警报的时间；
6.11 温度变化的影响试验
6.11.1 检测误差试验和报警误差试验在20±2℃下，校正仪器的指示浓度值和报警浓度值。然后将仪器置于40℃的恒温槽中，1h后，测出在此温度下的试验气体浓度值与指示浓度值，设定报警浓度值与实际报警浓度值的误差。再用同样的方法将仪器置于0℃恒温槽中，1h后，测出在此温度下试验气体浓度值与指示浓度值，设定报警浓度值与实际报警值的误差。
6.11.2 检测与报警响应时间试验
在进行6.11.1中试验的同时进行。温度分别取35℃和15℃，测出对试验气体的检测响应时间和报警响应时间的变化。
6.12 电源电压变化的影响试验
在校正检测报警仪的指示浓度和报警设定值后，将主电源的预定电压改变±10%，测出试验气体浓度值与指示浓度值，报警设定值与实际报警值之间的误差。7 检测规则
7.1 检验分为出厂检验和型式检验。
7.2 出厂检验
7.2.1 出厂检验按本标准的5.2.1、5.2.2和5.2.7各项和相应的试验方法逐台进行。7.2.2 在出厂检验中，全部项目均合格的产品为合格产品，有一项不合格者，即为不合格产品。
7.3 型式检验
7.3.1 有下列情况之一时，应进行型式检验：
a.新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；
b.正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；
c.正常生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次检验；
d.产品长期停产后，恢复生产时；
e.出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；
f.国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。
7.3.2 型式检验应按本标准所规定的逐项进行。
7.3.3 型式检验从出厂检验的合格品中随机抽取，样机不少于3台。试验中，检验项目全部合格者其型式检验合格，有一项不合格者其型式检验为不合格。
7.3.4 复检规则
在型检验中，如有一台一项指标不合格，对该不合格项应加倍抽样试验，如该项指标仍不合格，则该批产品型式检验不合格。对型式检验不合格的产品必须在消除缺陷并通过第二次型式检验后方可继续生产。8 标志、包装、运输及贮存
8.1 标志
8.1.1 每台检测报警仪应在适当位置固定铭牌，其内容包括：
a.产品名称及型号；
b.制造厂厂名或商标；
c.测量范围；
d.制造厂产品编号；
e.出厂日期。
8.1.2 每台检测报警仪应在适当部位印有使用说明及注意事项(如使用期限等)。
8.1.3 包装箱外部必须注明下列标志：
a.制造厂厂名、厂址；
b.产品名称及型号；
c.产品数量及净重、毛重；
d.包装箱外型尺寸；
e.包装日期。
8.2 包装
8.2.1 产品包装应符合GB 4857.5的规定，必须保证仪器在运输、存放过程中不受机械损伤，并防潮、防尘。
8.2.2 包装箱内还应有下列技术文件：
a.产品合格证；
b.产品使用说明书；
c.产品备件和附件一览表。
8.3 运输
产品在运输中应防雨、防潮、避免强烈的振动与撞击。
8.4 贮存
汽车﹑燃具﹑电子﹑能源等诸多行业中,中间工序和最终工序可能有产品的密封性能检测,以确保各种规格尺寸﹑形体的胶合面或工艺结合面密封能力达标。工业级测量范围是50～700kPa。科学试验领域,包括航天试验,同样需要密封性能检测,其最高测量范围高达35MPa。
日本FUKUDA公司从20世纪60年代开始研制生产气密检测仪(福田),占据中国市场最大份额。
目前国内中科院所已有自主研制气密检测仪器,航天设计院也设计了高压的泄漏检测仪,个别公司也有设计制造此类仪器,精度和稳定性或可满足设计目标,但是在特殊条件下的应用能力还有待提高。
1 差压法
气体密封性能检测过去有气泡法、氦质谱法,现在对于精度要求高的密封件做密封性能检测,多采用气体差压法。此种方法依赖高精度的压力传感器和压差传感器。
国内常见的压差方案,其气路里面包含基准件(标准件),压差气路结构如图1所示。
整个测量过程分为4个关键阶段:
(1)充气阶段:阀1﹑阀2打开;时间到,阀1关闭。
(2)平衡阶段:阀1关闭、阀2打开,使得两个容器里面的气压、温度都充分一致。
(3)检测阶段:阀1、阀2关闭,任何一边泄露都可引起压差计的电流变化。默认标准件不漏,所以压差值就对应泄露值。检测阶段时间长短取决于孔隙大小,孔隙小,泄漏流量小,需要检测时间长。
(4)排气阶段:阀1关闭、阀2打开,移除被测件,排净管路气体。
但是此种方案存在明显的缺点:被测工件和标准件的外壳材质、导热系数、有效传热面积等不同,导致测量阶段的压差值是波动的,仪表显示“有泄漏”,而工业现场的温度是扰动的,导致压差值扰动,实际上被测件可能根本不漏。
所以在精准测量时,要求被测工件温度降至室温后再进行检测。如果被测物是易导热产品(如油冷却器和散热器),即使环境空气有微小气流,也会使检测精度有所下降。在冬天,室内地面温度同室内空间温度有较大差别,如果待检被测物直接放在地板上,检测精度肯定也会受到影响。
所以,必须寻求一种可以避开温度扰动,满足一般精度要求,可以应用于恶劣的车间环境的设计方案。
2 设计方案
考虑到工厂恶劣的环境和需要反复更换模具这些客观条件,放弃压差法,采用容腔压降直接测量法来检测阀控蓄电池6个单格的环氧树脂密封情况。它类似于日本福田的FL273的气路,系统结构如图2所示。
充气阶段:OK620 6A阀打开;平衡阶段和检测阶段:OK620 6A阀关闭;排气阶段:气密模具抬起,完成排气动作。平衡阶段和检测阶段的衔接是靠软件内的时间控制实现的。
软件控制平衡阶段的时间,在平衡阶段的时间T下降沿采样容腔气压P1,测量结束时刻采样容腔气压P2,P1和P2之差就是压力差值。
被测件1和被测件2先后分两次测量,靠换向阀OK620 231实现。气密模具上下动作,压紧被测件。模具本身的导热性、接口密封设计合理与否直接关系到检测系统自身的泄漏量,如果模具泄露量大于被测工件,那么检测出来的永远是模具的泄露,可见模具设计制作的重要性。所以针对特定工件的检测仪设计,一定要专门设计模具。
气路采用了最简洁的管路,可以有效消除充气阶段的热效应,最大可能避开温度扰动时刻,抓取容积压力。
主要元件规格:日本MSC精密调压阀,调压范围0.005～0.2MPa,管径1/2,灵敏度0.1kPa,实际调试压力0.1MPa;换向阀,上海欧文凯利的OK系列,最低动作压力为0bar,通径3～6mm,kV值为0.23左右;上海立格LEEG传感器,SMP131-S4G2F2A2D(0～1.5bar)L,精度0.25%F.S,量程150kPa,最小分辨率0.375kPa;控制器,西门子S7 226CN;触摸屏,HITECH的PWS5600T-S;模拟量模块,西门子6ES7 231-0HC22-0XA0,EM231只有调最大值的增益旋钮,EM235有调零和最大值两个旋钮。LEEG传感器电流和压力关系见表1。
电路结构和程序流程分别如图3、图4所示,主要梯形图如图5所示。
3 结语
气体密度检测仪的设计一定要考虑气体平衡环节,平衡时间的下降沿可以作为测量起始时间点。模具和被测物的容积影响了所有环节的时间轴数值,即各阶段时间长短,所以每一阶段的时间量都需实验确定。
理论上,普通实验条件下,所有的被测物都是泄漏的,仪器精确度越高,数据挠动越大,所以选择合适的精度和泄漏检测阀值是很关键的。设计气密检测仪时,不可忽略气路设计的平衡对称性,每一节气路的气管管径和长度或者气阀的通径,都需要计算和实验。气路结构的对称性和管路容腔的平衡性越高,气路的稳定性越好,因为它的充气阶段的热效应低,越能在最快的时间里达到平衡。所以各个阀体的通径要统一,所有管路直径要统一。
摘要：针对压差法气体密封性能检测设计的缺点,提出容腔压降方案,可以避开温度扰动障碍,满足精度要求。
SF6设备在电力系统中的应用已经越来越广泛，由于SF6作為主要的绝缘介质，在对SF6设备日常的检测及维护中，对于SF6气体泄漏缺陷的有效监测和控制是非常重要的。而对于运行中的电网来说，临时停电检修手续复杂繁琐，而且经常由于供电的需要不能停电，导致缺陷检测不及时等后果，为设备留下安全隐患。
二、SF6气体泄漏激光检测技术研究内容
激光痕量检测在发电系统和供电系统中的应用已经越来越受重视，特别是在对SF6气体泄漏的检测中，由于SF6气体分子稳定，对激光有较强的吸收能力，所以通过激光对SF6设备的气体泄漏进行检测是完全可行的。
（一）SF6气体泄漏激光检测技术测试报告
预定目标：
1.选择一款具有实时泄漏图像显示功能， 高灵敏度，重量轻、体积小，能激光准确定位，检漏距离15米左右， 又能抗强电磁场干扰的激光成像仪。
2.对激光成像仪进行现场实践测试其可靠性，稳定性及实用性。
3.达到现场带电查找SF6设备气体泄漏点的目的。
研究过程中SF6气体泄漏激光成像系统已经在枣营及留村的消缺检漏过程中进行了应用，以此为例做以下报告：
1.时间：2009年3月27日
地点： **市220kV枣营变电站
变电检修工作人员：变电检修工作人员
测试设备：HX-1（第三代）SF6气体泄漏激光成像仪
技术条件：与美国TIF公司生产的TIF5650 SF6接触式检漏仪的检测结果比较，看是否相符。
测试内容：对220kV枣营变电站252-1刀闸仓（已知泄漏）进行SF6检漏试验，并对试验结果进行分析，与其他SF6检漏仪测试的结果进行对比，看是否相符。
测试结果：252-1刀闸仓分子筛处有明显的SF6泄漏现象，B相有明显漏点。视频影像见“附件1”
测试结论：经SF6气体泄漏激光成像系统检测，枣营252-1刀闸有泄漏点，泄漏点在B相刀闸仓上，与美国TIF公司生产的TIF5650 SF6接触式捡漏仪检测的结果一致。
2.时间：2009年7月3日
地点：**市110kV留村变电站
变电检修工作人员：变电检修工作人员
测试设备：HX-1（第三代）SF6气体泄漏激光成像仪
技术条件：带电检测。
测试内容：在不停电的状态下，对110kV留村变电站313开关（已知泄漏）进行SF6检漏试验，并对试验结果进行分析。
测试结果：313开关C相有明显的SF6泄漏现象，C相开关法兰密封圈处有明显漏点。
测试结论：经SF6气体泄漏激光成像系统检测，留村313开关C相有泄漏点，泄漏点在C相中法兰密封圈上。
技术特点：1.采用美国高灵敏探测器，具有很高的探测灵敏度，当SF6气体泄漏低于0.001scc/sec时都能够被发现。2.关键部件全部原装进口，性能高，质量稳定，使用可靠。 3.重量轻、体积小、操作简单。4.抗强电磁场干扰。
（二）设备使用情况分析
SF6气体泄漏激光成像系统已经在枣营及留村的消缺检漏过程中进行了应用，效果很好，该系统能明显的反映出SF6设备泄漏点的漏气状况，显示的图像根据漏气量的不同有明显区别，所有的图像和视频资料都保存到了移动存储设备中，测试结果及状态表征与其他成熟仪器测试结果及状态表征完全一致。
用此方法可以在不停电的状态下对SF6设备进行漏气检测，使检漏试验的实施获得了很大的方便；并且此系统运用的是激光成像的方法，利用的是远程检测的方式，不再需要将测试探头贴近设备，在安全方面有效的避免了触电、高摔等危险；SF6气体泄漏激光成像系统，将检测到的泄漏气体直接以图像的形式展现出来，既有照片又有动态图像，这与以前的检测设备只有声音报警的结果呈现方式相比有了很大的飞跃。
缺点：受气象条件及泄漏量影响较大，同时由于测试仪体积较大，在GIS设备布置较密集的情况下，影响测试。在条件允许的条件下与普通检漏仪配合使用效果较好。
SF6气体泄漏激光成像系统，主要由SF6激光成像仪电源部分、激光成像仪器、三角架、和连接设备组成。自上个世纪六十年代激光问世至今，由于激光具备相干性好，单色性好和高亮度三大特色，试光谱法痕量检测技术增添新的活力，实现了质的飞跃。近年来，激光痕量检测、单光子探测、单细胞检测得到较快发展。
研究用激光痕量检测方法，此方法在发电和供电系统中近年来也已经开始应用，对含SF6的电气设备气体泄漏检测也日益受到主管部门的重视。SF6气体分子结构稳定，大量实验也已证明，SF6分子对激光有较强的吸收，因此，利用红外光谱法检测电气设备中的SF6气体泄漏是完全可行的。激光的相干性好，通过可调光学转换系统，可以在指定的某一检测位置实现一个理想的立体红外辐射场。从设备中泄漏出来的SF6气体分子以流动现象往外扩散，这个SF6分子流将对覆盖在这个区域的立体辐射场激光产生较强的光子吸收合光子后向散射。
利用先进的气体泄漏激光成像仪能够探测小致0.001Scc/s 的泄漏率，其便携性和较宽的检查视场角可实现快速完成整个变电站的泄漏巡查及准确定位。
三、结束语
（一）SF6气体泄漏激光成像系统的应用，适应了企业生产规模快速扩大的实际需要，具有良好的经济性和适用性，对供电企业带来巨大的企业效益、经济效益和社会效益。
在使用此系统前，所有敞开式变电站的设备捡漏工作均需要停电进行，使用此系统进行捡漏试验，可以在不停电的状态下进行，这样对电网的安全稳定运行起到了很好的配合作用，停电消缺目标性较强，并省去了安排停电检漏所造成的停电操作及经济损失。
（二）SF6气体泄漏激光成像系统在使用期间，充分体现了安全性高、操作简单、方便实用、分析准确的特点，为生产工作提供了正确的试验数据及图像分析，充分发挥了性能特点。
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