1.介紹
　　
　　由于SulfurHexafluoride（SF6）氣體優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，相應(yīng)的SF6應(yīng)用產(chǎn)品的可靠性高，檢修工作量少，周期長等與傳統(tǒng)手段相比具有不可比擬的優(yōu)點，使得SF6應(yīng)用日益廣泛。伴隨著SF6大量的使用，SF6泄漏問題也開始顯露。傳統(tǒng)的檢測方法因為不能在線檢測、不能快速查找泄漏源等缺點，已不滿足應(yīng)用要求。
　　
　　激光紅外成像探測技術(shù)起源于軍用化學(xué)氣體研究，這種被證實可用的方法的出現(xiàn)得益于紅外傅立葉變換（FTIR）技術(shù)近40多年來的發(fā)展,后來由美國電力科學(xué)研究院首先應(yīng)用于變電站作ＳＦ６氣體泄漏探測［1］。目前在國外已經(jīng)有產(chǎn)品并有相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用，國內(nèi)在十幾年前開始引進(jìn)使用和研究，目前上海交大、山東大學(xué)、中科院等機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出產(chǎn)品，并進(jìn)入到測試階段。
　　
　　2.原理分析
　　
　　該系統(tǒng)主要由CO2激光器、紅外探測器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和顯示設(shè)備組成。　　工作原理是CO2激光入射到被檢測區(qū)域的物體上，并在物體表面上反射，反射光是沿著原來的光路，重新返回到檢測設(shè)備處。由于被測氣體與背景有不同的吸收率（反射率），被反射回探測器的光子數(shù)量不同，返回的數(shù)據(jù)被處理后，通過顯示設(shè)備成像。當(dāng)不存在SF6氣體泄漏時，返回的紅外能量是背景反射的能量，顯示設(shè)備上能看到目標(biāo)區(qū)域紅外成像圖，當(dāng)檢測區(qū)域存在SF6氣體泄漏時，由于SF6氣體對紅外光線具有強烈吸收作用，所以此時反射到檢測設(shè)備的紅外光線能量會急劇地減弱，SF6氣體在顯示設(shè)備上顯示為黑色煙，并且隨著氣體濃度變化，黑度也不同。
　　
　　選擇CO2激光器作為光源是因為CO2輸出譜線能被SF6有效吸收，CO2分子的激光能級圖如圖2所示，CO2分子可能產(chǎn)生的躍遷很多，但其中zui強的有兩條，一條波長在10.6μm，另一條波長約為9.6μm。　　CO2激光分子能級圖有許多條熒光譜線，但在激光器中能同時形成激光振蕩的只有幾條。如果假設(shè)一定的工作條件使得某條譜線的增益系數(shù)較大，則這條譜線首先起振，同時抑制了其它譜線的振蕩,但是由外界影響，附近的幾條譜線總是會交替起振。為了得到單支譜線頻率輸出，可采用外部控制的方法，如采用可調(diào)光柵作為波長選擇器，是一種可行有效的方法。　　圖3為ACCESS公司應(yīng)用光譜鎖定器LT-10［2］閉環(huán)控制對光柵光譜可調(diào)Merit-S實現(xiàn)高度穩(wěn)定功率（±2%）和頻率穩(wěn)定（單支譜線），甚至在室外環(huán)境變化較大的場合也可實現(xiàn)高度穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
　　
　　被測氣體ＳＦ６是一種無色、無嗅、無毒可以在常溫下壓縮為液體（320psig）以供商業(yè)應(yīng)用的氣體，具有優(yōu)良絕緣性能和滅弧性能，分子量為146.05［3］。圖4所示是在常溫下ＳＦ６氣體光譜透過率。在圖中可以看出，ＳＦ６氣體在紅外有一個以波長10.56μm為中心吸收帶（對應(yīng)的CO2激光器譜線10P（16），對應(yīng)的波數(shù)947cm-1）。顯然這個吸收帶比較窄，要獲得穩(wěn)定的，清晰的成像效果，對激光器輸出譜線頻率的穩(wěn)定性提出一定的要求。激光連續(xù)輸出10P（16）譜線且頻率穩(wěn)定性越好，則成像效果越好。　　系統(tǒng)設(shè)計如圖5所示，發(fā)射系統(tǒng)采用頻率穩(wěn)定，輸出譜線為10P（16）的CO2激光器。光路系統(tǒng)的功能是擴束和散射，采用可調(diào)光學(xué)系統(tǒng)，可以方便檢測不同距離目標(biāo)區(qū)域。紅外探測器探測范圍必須與激光發(fā)射譜線相匹配,對應(yīng)CO2激光器，可使用8～14μm波段的紅外探測器。紅外探測到的信號可經(jīng)過高速DSP信號處理輸出到手持式顯示設(shè)備，或者通過PC運用*軟件功能來實現(xiàn)更加智能化的處理。　　激光紅外光譜成像技術(shù)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計過程涉及到光學(xué)的內(nèi)容帶來的加工工藝等的困難造成了成本的急劇上升，但是它與其他探測手段不可比擬的優(yōu)點，使得應(yīng)用日益廣泛。隨著激光技術(shù)、紅外成像技術(shù)、高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展和普及，相信紅外光譜成像技術(shù)的應(yīng)用并不限于SF6氣體泄漏的探測，比如通過譜線可調(diào)型激光器輸出不同的譜線實現(xiàn)其他氣體探測，通過更強的數(shù)據(jù)處理技術(shù)可實現(xiàn)氣體材料分析等。