CN102288296A - 电力设备发热诊断用广角红外透镜 - Google Patents
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Abstract
一种电力设备发热诊断用广角红外透镜，属与红外成像仪配套使用，用于密闭电力设备发热诊断的红外透镜，材质为LLDPE树脂的负焦距FRESNEL透镜的一个侧面上沿同心圆设置有若干齿槽，从透镜1圆心向圆周的直径方向上，相邻齿槽之间的距离渐次缩小，且所有齿槽的深度相同。本发明具有理化性能稳定，造价较低且成像质量高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及红外透镜，特别是与红外成像仪配套作用，用于密闭电力设备器发热诊断的广角红外透镜及其单面安装结构。
背景技术
封闭开关设备的电压等级多为35kV及以下中低电压，因而工作电流大，内部部件如：触点和母线排连接处等部位因老化和接触电阻过大而发热，如不及时发现和排除热故障隐患，由此容易导致火灾和大面积、长时间停电事故。
红外成像仪等测温仪器在电力设备的发热诊断中已得到了广泛成熟的应用，由于其对故障点的检测是非接触和带电的，对电力设备的热故障隐患的诊断具有效率高、判断准确、图像直观、安全可靠、不受电磁干扰、探测距离远和检测速度快等特点，使电力设备的早期故障诊断和预防性维修变得简单方便。但该应用仅限于敞开的设备，对大量运行的封闭开关设备由于其外壳的阻隔，需要在外壳上安装红外透镜才能使用红外热成像仪等进行发热诊断。通过红外透镜检测和监视全封闭的高压开关设备内部的工作温度，尤其是触点、母线排连接等处，提前发现和排除热故障隐患，对电力***的安全可靠运行非常重要和必要。目前，常用于红外透镜的透红外多线材料以单晶硅、单晶锗、硒化锌、硫化锌等无机晶体材料加工而成。这类材料的共同特点是价格贵，尺寸小、机械性能差、理化稳定性差。
用无机晶体材料加工而成的红外透镜具有以下性能缺陷：
1、价格贵，直径为60毫米的圆形镜片单价往往要上千元，尺寸稍有增越大，价格上升极大；
2、尺寸小，限制了观测范围，为了使红外观测覆盖整个设备，往往在一台设备上安装多个透镜。如果为扩大观测范围而增大透镜尺寸，但无机晶体材料红外透镜的尺寸一般不超过到直径100毫米，再大，则很难加工成功；
3、机械性能差，无机晶体红外材料透镜易碎，不能任何受到挤压、拉伸、弯曲和震动的作用，稍有不注意就破损了，给设备外壳留下空洞，造成安全隐患；
4、表面硬度很低，容易磨花。如果透镜表面有污秽或灰尘，只能用软棉布沾无水酒精轻轻檫拭；
5、稳定性差，易水解，不耐酸碱的腐蚀，不能在有污染和湿度大的环境下长期工作。
这些技术问题严重影响了红外检测技术在封闭开关设备上的推广应用，成为了该类设备发热状态检测和状态检修的障碍。
发明内容
本发明的目的是提供一种理化性能稳定，成像质量高的电力设备器发热诊断用广角红外透镜。
本发明的目的是这样实现的：一种电力设备发热诊断用广角红外透镜，包括负焦距FRESNEL透镜，材质为LLDPE树脂的所述透镜的一个侧面上沿同心圆设置有若干齿槽，从透镜圆心向圆周的直径方向上，相邻齿槽之间的距离渐次缩小，且所有齿槽的深度相同。
上述相邻齿槽之间形成截面为锐角三角形的齿突。
上述透镜直径为30mm，厚度为0.38mm，焦距为-330mm。
上述齿槽的深度为50m。
本发明的另一目的是提供上述透镜的单面安装结构。
本发明的另一目的是这样实现的：一种广角红外透镜的单面安装结构，透镜经密封胶固定在金属窗框上，金属窗框经抽芯铆钉安装在高压开关设备外壳开设的圆形窗口上，且外盖旋接在金属窗框上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、红外光学树脂材料并加工成广角特点结构的红外透镜具有理化性能稳定、价格较低以及成像质量高的优点。红外光学树脂材料物理化学性能稳定，能克服无机晶体材料上述缺陷。在红外光学性能方面，不仅有较高的长波红外线透过率，而且其折射率大约为1.5，在没有镀膜的情况下其反射损失为10%，不需要像无机晶体材料如单晶硅材料那样需要在表面镀以昂贵的增透膜来减少反射损失。先将红外光学树脂材料热压成是厚度为0.38毫米的薄膜，两面为平面。再采用了准分子激光微加工***加工成负焦距FRESNEL透镜，准分子激光微加工***的加工能力可使透镜加工按最优光学方案进行，透镜采用完全非球表面，而没采用圆锥形的齿槽；采用非周期的齿槽结构，即在若干齿槽是同心圆设置相邻齿槽间距增有透镜边缘到中心，齿槽数是减少的，而没采用在径向单位长度内具有固定的齿槽数的结构；同时又保持所有齿槽的深度不变。这些措施减少了不确定的散射和衍射，减少了透镜光学误差，提高了透镜成像质量和对特定波长范围光线的透过率。通过在兼顾成像质量的前提下，根据封闭开关设备的尺寸和检测范围来确定适当透镜的负焦距，扩大了视角。配合镜框安装于封闭开关设备外壳适当位置，在其狭窄的空间内可使观察范围扩大2至4倍。
LLDPE树脂材料的物理化学参数如表1。
表1：LLDPE树脂材料的物理化学参数
2、单面安装结构的设计使操作人员不用进入封闭开关设备以及操作人员手或工具不用伸入封闭开关设备，就可完成安装工作，且该单面安装结构上透镜的防护等级可达IP65，（高于封闭开关设备的防护等级），满足封闭开关设备的安全性要求，完全符合DL/T664-2008《带电设备红外诊断技术应用导则》的要求。
本发明对封闭开关设备，检测和监视触点、母排连接处等发热部位的工作温度，提前发现和排除故障隐患，对电力***的安全可靠运行具有非常重要的意义。
附图说明
图1是LLDPE树脂材料的透过率示意图。
图2-1是透镜单面安装结构的侧面图。
图2-2是图2-1所示透镜的左侧图。
图2-3是图2-2所示外盖盖上后的左侧图。
图3是FRESNEL透镜的沟槽形状图。
图4是FRESNEL透镜的扫描电子显微照片。
图5是FRESNEL透镜的三维形状图（中央部分）。
图6是FRESNEL透镜的沟槽形状尺寸误差分析图。
具体实施方式
图1为LLDPE树脂材料的透过率，样品厚度为0.38mm，纵坐标表示透过率，单位为%，横坐标表示红外线波长，单位为104/λ。
对不同的开关设备，红外透镜的尺寸不同。
图3示出，透镜齿槽的深度是一定的，大约50μm，且齿槽形貌没有尖端的圆化。
图5是FRESNEL透镜的三维形状图（中央部分）和图6采用的仪器为日本三鹰光器株式会社生产的高精度非接触三维形貌测定装置MITAKA NH-3SP，该装置采用半导体激光探测器（波长635nm）来扫描透镜表面，避免了由传统探针接触仪器造成的接触误差，其测量分辨率为1nm，激光束光斑尺寸大约为1μm。三维形貌检测图象表明透镜FRESNEL构造整齐，所有齿槽的深度一致，齿槽形貌没有尖端的圆化以及折断或破裂，透镜的中央部分和外延部分均是如此。
图6（横轴：径向尺寸，mm；纵轴：尺寸误差，μm）中，FRESNEL透镜的沟槽形状尺寸误差分析 图中所示误差为测量外形尺寸与设计外形尺寸之差，最大约0.5μm。加工中造成误差的原因是随机的微小振动。
图3示出，材质为LLDPE树脂的负焦距FRESNEL透镜1的一个侧面上沿同心圆设置有若干齿槽，从透镜圆心向圆周的直径方向上，相邻齿槽之间的距离渐次缩小，且所有齿槽的深度相同。
上述透镜1直径为30mm，厚度为0.38mm，焦距为-330mm。上述齿槽的深度为50m。上述相邻齿槽之间形成截面为锐角三角形的齿突。
FRESNEL透镜的加工：
由于所选有机薄膜材料透过8-12μm的红外线，FRESNEL透镜的沟漕加工不能选用波长为10.6μm的CO2激光加工装置；而有机高分子材料对准分子激光有中度或高度的吸收，我们采用了准分子激光微加工***，该***运用紫外波段的短波长脉冲激光，将高分子材料内部电子激发，造成瞬间的离子化和材料的分解，达到齿槽加工的效果。加工设备可选择为光罩投影式加工，可将光罩上的图样缩小4到10倍投影到工件上进行加工，也可利用***中的MicroMaster和ProMaster激光直写***直接将CAD图形加工于工件上，就是一台激光数控微加工机床。加工设备名称：准分子激光微加工***；生产厂家：比利时OPTEC公司；
规格如下：
激光波长：248 nm；最大脉冲能量：700 mJ，能量密度0.5-5l/cm2可调，平均功率：65 W激光重复频率0-300Hz可调；加工移动平台X-Y轴行程：200 mm×200 mm，Z轴行程：5 mm；投影加工***－光罩：4"，光束覆盖光罩面积：10mm×10mm，投影光学镜头倍率：4倍至10倍。
安装在XGN2-12型箱型固定式交流金属封闭开关设备上的FRESNEL透镜具有如下参数：直径：Φ40mm，FRESNEL透镜直径：Φ30mm材质：LLDPE树脂，厚度：0.38mm，焦距：-330mm，增加视角：15度。将红外透镜用单面安装法安装于封闭设备外壳的适当位置，与红外热成像仪配合可方便安全地实现封闭开关设备大面积、大范围的的红外发热在线监测，为状态检修提供有力依据。
广角红外透镜的单面安装结构如下：透镜1经密封胶固定在金属窗框5上，金属窗框经抽芯铆钉3安装在高压开关设备外壳2开设的圆形窗口上，且外盖4旋接在金属窗框上。
广角红外透镜安装在金属窗框上，用密封胶密封并与金属窗框固定在一起，金属窗框上有孔，安装时根据纸钻模所示位置在封闭开关设备面板上钻孔，用手动抽芯铆枪和高强度不锈钢抽芯封闭铆钉将金属窗框紧固于封闭开关设备面板。金属外盖通过螺纹和金属窗框连接，红外透镜的防护等级达到IP65，高于封闭开关设备的防护等级。所以安装窗口不会改变封闭开关设备的安全性。
封闭开关设备内部空间狭窄，安装红外透镜时操作人员及工具往往不能抵达封闭开关设备面板背面。单面安装方法仅在封闭开关设备面板正面进行安装即可，人员在封闭开关设备外，不用进入，也不用手或工具伸入封闭开关设备里面，就可完成安装。安装方法如下：
（1）安装工具：不干胶纸钻模、锤子、錾子、电钻、4.2mm钻花、开孔器、圆锉、手动抽芯铆枪；
（2）安装方法：
a）不干胶纸钻模为按红外透镜尺寸事先印制的纸模，首先将其贴于安装处；
b）用錾子标注中心孔和安装孔位置；
c）用电钻安装4.2mm钻花钻中心孔和3个安装孔；
d）用开孔器在中心孔所示位置开圆孔；
e）用圆锉打磨切口毛刺，并用防锈漆涂抹切口；
f）用手动抽芯铆枪和高强度不锈钢抽芯封闭铆钉紧固红外透镜于面板；
g）安装完毕，可以使用。
Claims (4)
1.一种电力设备发热诊断用广角红外透镜，包括，负焦距FRESNEL透镜（1），其特征是：所述材质为LLDPE树脂的所述透镜（1）的一个侧面上沿同心圆设置有若干齿槽，从透镜（1）圆心向圆周的直径方向上，相邻齿槽之间的距离渐次缩小，且所有齿槽的深度相同。
2.根据权利要求1所述的电力设备发热诊断用广角红外透镜，其特征是：所述透镜（1）直径为30mm，厚度为0.38mm，焦距为-330mm。
3.根据权利要求1或2所述的电力设备发热诊断用广角红外透镜，其特征是：所述齿槽的深度为50 m。
4.根据权利要求3所述的电力设备发热诊断用广角红外透镜，其特征是：所述相邻齿槽之间形成截面为锐角三角形的齿突。
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|---|---|---|---|---|
| CN2100639U (zh) * | 1991-09-06 | 1992-04-01 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 碗状共焦红外组合透镜 |
| JPH0679081B2 (ja) * | 1984-11-20 | 1994-10-05 | 松下電器産業株式会社 | 赤外用フレネルレンズ |
| CN101387737A (zh) * | 2007-09-10 | 2009-03-18 | 住友电气工业株式会社 | 远红外线摄像透镜、透镜单元和成像装置 |
| CN202188909U (zh) * | 2011-05-27 | 2012-04-11 | 四川电力职业技术学院 | 电力设备发热诊断用广角红外透镜 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0679081B2 (ja) * | 1984-11-20 | 1994-10-05 | 松下電器産業株式会社 | 赤外用フレネルレンズ |
| CN2100639U (zh) * | 1991-09-06 | 1992-04-01 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 碗状共焦红外组合透镜 |
| CN101387737A (zh) * | 2007-09-10 | 2009-03-18 | 住友电气工业株式会社 | 远红外线摄像透镜、透镜单元和成像装置 |
| CN202188909U (zh) * | 2011-05-27 | 2012-04-11 | 四川电力职业技术学院 | 电力设备发热诊断用广角红外透镜 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Effective date: 20121224 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121224 Address after: Tsing Hua Road Qingyang District of Chengdu City, Sichuan Province, No. 8 610072 Applicant after: Sichuan Electric Vocational and Technical College Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: Tsing Hua Road Qingyang District of Chengdu City, Sichuan Province, No. 8 610072 Applicant before: Sichuan Electric Vocational and Technical College |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111221 |