[發明專利]激光誘導等離子體光譜的脈沖激光自動對焦裝置及方法

有效

• 申請號: 202111474904.4
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114384011B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 袁歡;柯偉;楊愛軍;王小華;劉定新;榮命哲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/73
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 張波濤;張揚子

本發明公開了一種用于激光誘導等離子體光譜的脈沖激光自動對焦裝置及方法，裝置中，聚焦透鏡間隔第二二向色鏡設置以接收來自第二二向色鏡的脈沖激光和連續可見激光，聚焦透鏡支承且經由驅動裝置調節處于不同透鏡位置，靶材間隔聚焦透鏡以接收來自聚焦透鏡的脈沖激光和連續可見激光，連續可見激光在靶材上形成聚焦光斑，成像設備朝向第二二向色鏡以采集聚焦透鏡在不同透鏡位置處的聚焦光斑圖像，靶材、聚焦透鏡、第二二向色鏡和成像設備構成聚焦光斑的圖像采集光路，控制器連接驅動裝置和成像設備，其基于聚焦光斑面積與透鏡位置關系生成聚焦光斑面積最小值對應的透鏡位置。

技術領域

本發明屬于激光誘導等離子體光譜檢測領域，特別是一種用于激光誘導等離子體光譜的脈沖激光自動對焦裝置及方法。

背景技術

在氣候變暖、“碳達峰、碳中和”的全球背景下，電力系統的低碳化、綠色化升級勢在必行。目前，SF₆斷路器因其優異的絕緣性能和滅弧性能在110kV及以上電壓等級的電力系統中的地位無可替代。但SF₆是一種溫室氣體，其單分子的溫室效應是CO₂的23900倍，是《京都議定書》明確規定的需要嚴格限制排放的六種溫室氣體之一；因此，尋找一種可以替代SF₆的綠色絕緣氣體或者一種可以替代SF₆斷路器的綠色無污染的斷路器成了研究人員對電力系統進行綠色化升級的重點研究方向。真空斷路器是一種將真空作為絕緣介質的斷路器，天然具有綠色無污染的優點，而且具有故障率、維修簡單、開斷能力強等優點，是SF₆斷路器的理想替代者。但是目前缺乏對高壓真空斷路器進行真空度在線檢測的有效手段，大大限制了126kV輸電等級真空斷路器的大規模推廣。基于激光誘導等離子體的真空開關真空度檢測技術有望實現真空開關的在線檢測，其原理是來源于LIBS技術，即激光誘導等離子體擊穿光譜，利用高能納秒脈沖激光轟擊真空開關屏蔽罩，誘導產生激光等離子體，通過采集分析激光等離子體信息，提取等離子體特征參量，根據特征參量得到真空度信息。但是，激光誘導等離子體是一個十分復雜的過程，受脈沖激光聚焦位置的影響；同時，在實際工況下，真空滅弧室被封裝在GIS內部極弱光環境下，無法確切知道屏蔽罩與GIS外殼的距離，難以將脈沖激光聚焦在真空滅弧室的屏蔽罩上，這大大限制了基于激光誘導等離子體的真空開關真空度檢測技術的實際使用，也制約了真空開關斷路器在高壓、特高壓輸電等級電網中的大規模使用。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

發明內容

針對現有技術中存在問題，本發明提出一種用于激光誘導等離子體光譜的脈沖激光自動對焦裝置及方法，解決現有技術無法實現脈沖激光準確聚焦于弱光甚至無光環境下未知準確距離的靶材上的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現，一種用于激光誘導等離子體光譜的脈沖激光自動對焦裝置包括，

脈沖激光器，其生成激光誘導等離子體光譜的脈沖激光，

連續可見光激光器，其生成連續可見激光，

第一二向色鏡，其分別接收所述脈沖激光和連續可見激光，

第二二向色鏡，其間隔所述第一二向色鏡設置以接收來自第一二向色鏡的脈沖激光和連續可見激光，

聚焦透鏡，其間隔所述第二二向色鏡設置以接收來自第二二向色鏡的脈沖激光和連續可見激光，聚焦透鏡支承且經由驅動裝置調節處于不同透鏡位置，

靶材，其間隔所述聚焦透鏡以接收來自聚焦透鏡的脈沖激光和連續可見激光，連續可見激光在所述靶材上形成聚焦光斑，其中，脈沖激光器、第一二向色鏡、第二二向色鏡、聚焦透鏡和靶材構成脈沖激光的LIBS光路，連續可見光激光器、第一二向色鏡、第二二向色鏡、聚焦透鏡和靶材構成連續可見激光的聚焦光路，