專利名稱：一種電路放電檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于探測電子電路放電現象的檢測系統(tǒng)，用于探測各類 電子系統(tǒng)肉眼不可見的放電火花，以避免電路放電對電子設備的干擾和損害。 同樣的系統(tǒng)相應改變光學系統(tǒng)參數，還可以利用特種飛行物羽煙的紫外輻射在 大氣輻射背景中發(fā)現飛行物并對其進行識別。
背景技術：
電子電路的放電現象是一種普遍存在的物理現象，與之伴隨的電磁干擾是 在電子設備設計與生產中力圖避免的重要技術缺陷。隨著微電子電路集成度的 日益提高，周邊電路輕微的放電現象足以產生影響電路性能的電磁干擾，而輕 微放電所產生的放電火花則微弱得無法用肉眼直接觀察檢驗。對于放電引起的 放電火花的檢測有一種做法是利用紫外像增強器進行觀察探測，但由于紫外成 像系統(tǒng)無法對被觀測景物與放電火花同時成清晰像而限制了可以使用的領域， 目前僅用在高壓輸變電系統(tǒng)絕緣性能的檢測等少數場合。對于各種配電箱、儀 器儀表電路等復雜密集的電路系統(tǒng)，需要準確判斷被測電路系統(tǒng)的放電部位與 放電器件的應用場合，目前尚無行之有效的技術手段。
此外、采用紫外微光成像技術，通過地球大氣窗口中的所謂"日盲區(qū)"，利 用特種飛行物羽煙中的紫外輻射，可以在大氣輻射背景中探測、發(fā)現和跟蹤特 種飛行物。同樣，由于紫外輻射和可見輻射利用同一光學系統(tǒng)無法同時成清晰 像，要在通過紫外輻射發(fā)現特種飛行物的同時對其進行種類識別、姿態(tài)觀察和 精確瞄準是困難的。 發(fā)明內容
本實用新型的目的在于設計一種電路放電檢測裝置，這種系統(tǒng)可以同時觀 察到電子電路放電火花和被測電路實體圖像的檢測裝置，用于各種配電箱、儀 器儀表電路等復雜密集的電路系統(tǒng)，可通過觀測準確判斷被測電路系統(tǒng)的放電 部位與放電器件。
按照本實用新型提供的技術方案，所述電路放電檢測裝置包括紫外輻射成 像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)和圖像融合處理系統(tǒng)，其特征是利用紫外輻射成像 系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)同時對被測電路進行成像觀測；紫外輻射成像系統(tǒng)捕獲 放電火花所發(fā)出的紫外輻射，產生并輸出放電火花圖像；可見光成像系統(tǒng)捕獲 并輸出被測電路的實體圖像；通過圖像融合處理系統(tǒng)對檢測到的放電火花圖像 與被測電路的實體圖像進行捕獲與處理，并以圖像融合的方式將檢測到的放電 火花圖像和被測電路實體圖像整合在一起，形成標識出放電火花圖像及其位置 的被測電路圖像。
所述紫外輻射成像系統(tǒng)包括紫外物鏡、位于紫外物鏡后面的紫外像增強器 及圖像采集系統(tǒng)；紫外物鏡捕獲放電火花所發(fā)出的紫外輻射，經紫外像增強器增強后，由圖像采集系統(tǒng)產生并輸出放電火花圖像。所述可見光成像系統(tǒng)包括 物鏡和位于物鏡后面的可見光攝像系統(tǒng)；所述物鏡捕獲被測電路的圖像，經可 見光攝像系統(tǒng)產生并輸出被測電路的實體圖像。
所述物鏡可以是獨立的攝像物鏡，也可以是紫外物鏡，當采用紫外物鏡時，
在所述紫外物鏡的后面與所述可見光攝像系統(tǒng)之間設置一個分光鏡；利用分光 鏡將除紫外波段以外的光譜輻射成像光束反射至可見光攝像系統(tǒng)。在可見光攝 像系統(tǒng)上設置可見像增強器。
在所述電路放電檢測裝置中，還包括一組熱成像系統(tǒng)，所述熱成像系統(tǒng)位 于圖像融合處理系統(tǒng)的前面，熱成像系統(tǒng)獲取的被測電路熱輻射強度分布圖與 紫外成像系統(tǒng)獲取的放電火花圖像、可見光成像系統(tǒng)獲取的被測電路的實體圖 像一同輸入到圖像融合處理系統(tǒng)，由圖像融合處理系統(tǒng)對上述放電火花圖像、 被測電路的實體圖像及被測電路熱輻射強度分布圖的數據進行處理與融合計 算，獲得包含了標識出放電火花圖像及其位置與被測電路溫度分布梯度的被測 電路圖像。
所述紫外輻射成像系統(tǒng)包括紫外物鏡、位于紫外物鏡后面的紫外像增強器 及圖像采集系統(tǒng)；紫外物鏡捕獲放電火花所發(fā)出的紫外輻射，經紫外像增強器 增強后，由圖像采集系統(tǒng)產生并輸出放電火花圖像；所述可見光成像系統(tǒng)包括 所述紫外物鏡和位于所述紫外物鏡后面的可見光攝像系統(tǒng)；在所述紫外物鏡的 后面與所述可見光攝像系統(tǒng)之間設置一個分光鏡；利用分光鏡將除紫外波段以 外的光譜輻射成像光束反射至可見光攝像系統(tǒng)；所述紫外物鏡捕獲被測電路的 圖像，經可見光攝像系統(tǒng)產生并輸出被測電路的實體圖像。
本實用新型的特點如下
1:本檢測系統(tǒng)利用紫外像增強器放大微弱紫外輻射圖像信號的性能，對放 電火花所發(fā)出的紫外光譜進行捕獲、放大與成像，可以探知并觀察電子電路放 電所發(fā)出的微弱放電火花，從而可以對可能引起電磁干擾的設計或生產缺陷進 行檢測與評估。
2:本檢測系統(tǒng)將監(jiān)測到的放電火花圖像和被測電路實體圖像通過圖像融合
技術整合在一起，不僅可以檢測被測電路是否存在放電現象，而且可以顯示電 路中發(fā)生放電現象的部位或器件，從而可以更加清晰有效地分析放電現象產生 的原因以利于采取針對性的措施。
3:本檢測系統(tǒng)可以通過在可見光成像系統(tǒng)中加裝像增強器的方式實現在黑
暗環(huán)境下的放電檢測，利用像增強器放大微弱圖像信號的性能顯示黑暗環(huán)境下 被測電路的實體圖像，而放電火花作為自發(fā)光輻射源在黑暗的環(huán)境下將更容易 檢出。這樣既可以在密閉空間或野外無照明條件等復雜環(huán)境下有效實施檢測， 也可以利用在黑暗環(huán)境下背景噪聲減弱的有利條件進行檢測，以提高放電火花 的檢測靈敏度。
4:本檢測系統(tǒng)增加一路熱成像檢測系統(tǒng)后，即可在探測和分析被測電路放 電現象的同時，對電路的發(fā)熱狀況進行檢測與分析。
5:若將本檢測系統(tǒng)光學參數作適當調整，即可利用特種飛行物羽煙中的紫
4外輻射，在大氣輻射背景中對特種飛行物進行探測、發(fā)現和跟蹤，并同時對特
種飛行物進行外觀識別、飛行姿態(tài)觀測或精確瞄準。


圖1是本實用新型原理框圖。
圖2是本實用新型的變型方案。 圖3是本實用新型的另一種變型方案。 圖4是追加熱成像系統(tǒng)的方案。
具體實施方式

本檢測系統(tǒng)由紫外輻射成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)和圖像融合處理系統(tǒng)三 部分組成。檢測系統(tǒng)通過紫外輻射成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)同時對被測電路 進行成像觀測，并通過圖像融合處理系統(tǒng)對觀測到的紫外輻射圖像(放電火花 圖像8)與可見光圖像(被測電路的實體圖像5)進行捕獲與處理，以圖像融合 的方式將檢測到的放電火花圖像8和被測電路實體圖像5整合在一起，由此可 以發(fā)現微弱放電引起的放電火花并標識出被測電路2產生放電火花的位置或器 件。
紫外輻射成像系統(tǒng)利用微弱放電火花產生的紫外輻射探測放電火花的發(fā)生 并對其進行成像觀測，可見光成像系統(tǒng)則利用檢測環(huán)境的背景照度對被測電路 實體進行可見光譜成像，圖像融合處理系統(tǒng)通過計算機及其軟件系統(tǒng)對上述兩 種圖像進行捕獲、校正與融合處理，從而產生標識出放電火花的被測電路實體圖像。
所述紫外輻射成像系統(tǒng)的作用是在全光譜輻射背景中去除紫外輻射以外的 部分，并將放電火花產生的微弱紫外輻射放大并成像。紫外輻射成像系統(tǒng)由紫 外攝像物鏡11、紫外像增強器10及其圖像采集系統(tǒng)9組成。紫外攝像物鏡11 捕獲放電火花發(fā)出的紫外輻射并將其成像到紫外像增強器10的靶面上，紫外像 增強器10將濾除了非紫外背景輻射的微弱的紫外圖像信號放大并耦合到后續(xù)的 圖像采集系統(tǒng)9，從而可在較強的背景光譜中探測出微弱的放電火花紫外光譜并 對其成像輸出。
所述可見光成像系統(tǒng)由通常的攝像物鏡3與攝像系統(tǒng)4組成，用于觀察并 捕獲被測電路的實體圖像5。作為一種變型方案，可見光成像系統(tǒng)可以與紫外輻 射成像系統(tǒng)共用同一攝像物鏡11，并通過分光鏡12將紫外光譜與其它光譜分離， 分別送到紫外像增強器10與可見光圖像攝像系統(tǒng)以獲得相應的紫外與可見圖 像。另一種變型方案是在可見光成像系統(tǒng)中使用像增強器13，其好處是可以在 黑暗的環(huán)境中進行放電檢測， 一方面提高了系統(tǒng)的使用環(huán)境適應性，另一方面 在黑暗的環(huán)境中也比較容易檢出更加微弱的放電火花。
所述圖像融合處理系統(tǒng)6包括計算機以及圖像融合處理軟件，通過該軟件 可以對紫外輻射成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)所采集的圖像進行實時捕獲，并對 捕獲的兩幅圖像進行準確定位、倍率校正、亮度適配和圖像融合等運算和處理， 從而獲得可以同時觀察到放電火花與電路實體的被測電路圖像資料。
若在檢測系統(tǒng)中再增加一組熱成像系統(tǒng)，并將熱像圖像信息與紫外圖像信息、可見圖像信息一起傳輸到圖像融合處理系統(tǒng)，則成為又一變型方案，利用該方案可以在探測和分析被測電路放電火花的同時對電路的發(fā)熱及其分布狀況進行檢測和分析。
若將本檢測系統(tǒng)用于特種飛行物的探測與識別，不需對上述各種方案進行原理性的變更，只需更改具體的技術參數。將紫外輻射與可見光攝像物鏡的光學參數作適當調整，使之成為望遠系統(tǒng)。并對紫外成像系統(tǒng)中的濾光系統(tǒng)的光譜參數做出相應改變，使濾光系統(tǒng)的帶通與大氣窗口中紫外"日盲區(qū)"的波段相吻合即可。
如圖l所示被測電路2上由于放電產生人眼不可見的微弱放電火花1，由紫外物鏡11、紫外像增強器10及其圖像采集系統(tǒng)9構成的紫外輻射成像系統(tǒng)捕獲放電火花l所發(fā)出的紫外輻射，產生并輸出放電火花圖像8。與此同時，由攝
像物鏡3和可見光攝像系統(tǒng)4構成的可見光成像系統(tǒng)捕獲并輸出被測電路的實體圖像5。圖像融合處理系統(tǒng)6接收上述兩幅圖像信息并進行圖像數據的處理與融合計算，最終形成標識出放電火花圖像及其位置的被測電路圖像7。通過解讀放電火花出現的時機、位置或產生放電火花的器件，可以對有效的分析放電原因并為制定技術措施提供客觀的依據。
一個變形方案與以上方案相似，如圖2所示被測電路2上由于放電產生人眼不可見的微弱放電火花l，由紫外物鏡ll、紫外像增強器IO及其圖像采集系統(tǒng)9構成的紫外輻射成像系統(tǒng)捕獲放電火花所發(fā)出的紫外輻射并輸出放電火
花圖像8。所不同的是可見光圖像的攝像物鏡與紫外物鏡11公用，利用分光
鏡12將除紫外波段以外的光譜輻射成像光束反射至可見光攝像系統(tǒng)4，從而使紫外物鏡ll、分光鏡12和可見光攝像系統(tǒng)4構成可見光成像系統(tǒng)，用來捕獲并輸出被測電路的實體圖像5。圖像融合處理系統(tǒng)6接收上述兩幅圖像信息并進行圖像數據的處理與融合計算，最終形成標識出放電火花圖像及其位置的被測電路圖像7。
另一個變型方案如圖3所示被測電路2上由于放電產生人眼不可見的微弱放電火花l，由紫外物鏡ll、紫外像增強器10及其圖像采集系統(tǒng)9構成的紫外輻射成像系統(tǒng)捕獲放電火花所發(fā)出的紫外輻射并輸出放電火花圖像8。所不同的是在可見光成像系統(tǒng)中加入了可見像增強器13，因此系統(tǒng)可以在黑暗的環(huán)境中獲取被測電路的實體圖像。由攝像物鏡3和包含可見像增強器13的可見光攝像系統(tǒng)4構成的可見光成像系統(tǒng)，利用可見像增強器13對圖像信號的放大功能捕獲并輸出黑暗環(huán)境中被測電路的實體圖像5。圖像融合處理系統(tǒng)6接收上述兩幅圖像信息并進行圖像數據的處理與融合計算，最終形成標識出放電火花圖像及其位置的被測電路圖像7。
另一個變型方案如圖4所示在上述方案中增加一路熱成像檢測系統(tǒng)，即可在探測和分析被測電路放電現象的同時，對被測電路不同部位的發(fā)熱狀況進行檢測與分析。
具體實施方案為無論以上述各方案中那一種為基礎，均可通過在其中增
加一組熱成像系統(tǒng)15，使之與原來系統(tǒng)中的紫外輻射成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)一起形成對三個不同輻射波段的成像觀測平臺，以獲取相應輻射譜段的圖像資料。由熱成像系統(tǒng)15獲取的被測電路熱輻射強度分布圖16與紫外成像系統(tǒng)獲取的紫外輻射放電火花圖像、可見光成像系統(tǒng)獲取的被測電路實體圖像一同
輸入到圖像融合處理系統(tǒng)6。由圖像融合處理系統(tǒng)6對上述三幅圖像數據進行數據處理與融合計算，從而獲得包含了標識出放電火花圖像及其位置與被測電路溫度分布梯度等多重信息的被測電路圖像17。
本系統(tǒng)提供的檢測方法可以大范圍、遠距離的對各類電子電路系統(tǒng)進行放電火花檢測，在確定是否存在放電現象的同時，可以準確的確定產生放電現象的部位甚至是器件。通過放電火花的紫外輻射來實施檢測，可以不受周邊電磁環(huán)境的影響，也基本上不受檢測環(huán)境的照明狀況的千擾。必要時可以通過熱成像系統(tǒng)同時對被測電路的發(fā)熱狀況進行檢測和分析，適當調整設計參數即可將本系統(tǒng)用于對特種飛行物的發(fā)現、識別與跟蹤和瞄準。
權利要求1、一種電路放電檢測裝置，包括紫外輻射成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)和圖像融合處理系統(tǒng)(6)，其特征是所述紫外輻射成像系統(tǒng)包括紫外物鏡(11)、位于紫外物鏡(11)后面的紫外像增強器(10)及圖像采集系統(tǒng)(9)；紫外物鏡(11)捕獲放電火花(1)所發(fā)出的紫外輻射，經紫外像增強器(10)增強后，由圖像采集系統(tǒng)(9)產生并輸出放電火花圖像(8)；所述可見光成像系統(tǒng)包括物鏡，位于物鏡后面的可見光攝像系統(tǒng)(4)；所述物鏡捕獲被測電路(2)的圖像，經可見光攝像系統(tǒng)(4)產生并輸出被測電路的實體圖像(5)；所述圖像融合處理系統(tǒng)(6)位于圖像采集系統(tǒng)(9)與物鏡的后面，通過圖像融合處理系統(tǒng)(6)對檢測到的放電火花圖像(8)與被測電路的實體圖像(5)進行捕獲與處理，形成標識出放電火花圖像(8)及其位置的被測電路圖像(7)。
2、 如權利要求l所述的電路放電檢測裝置，其特征是所述物鏡為獨立的 攝像物鏡(3)。
3、 如權利要求l所述的電路放電檢測裝置，其特征是所述物鏡為紫外物鏡(11)，在所述紫外物鏡(11)的后面與所述可見光攝像系統(tǒng)(4)之間設置一個分光鏡(12);利用分光鏡(12)將除紫外波段以外的光譜輻射成像光束反射至可見光攝像系統(tǒng)(4)。
4、 如權利要求l所述的電路放電檢測裝置，其特征是在可見光攝像系統(tǒng)(4)上設置可見像增強器(13)。
5、 如權利要求l所述的電路放電檢測裝置，其特征是在所述電路放電檢測裝置中，還包括一組熱成像系統(tǒng)(15)，所述熱成像系統(tǒng)(15)位于圖像融合處理系統(tǒng)(6)的前面；所述熱成像系統(tǒng)(15)獲取的被測電路熱輻射強度分布圖(16)與紫外成像系統(tǒng)獲取的放電火花圖像(8)、可見光成像系統(tǒng)獲取的被 測電路的實體圖像(5) —同輸入到圖像融合處理系統(tǒng)(6)，由圖像融合處理系 統(tǒng)(6)對上述放電火花圖像(8)、被測電路的實體圖像(5)及被測電路熱輻 射強度分布圖(16)的數據進行處理與融合計算，獲得包含了標識出放電火花 圖像(8)及其位置與被測電路溫度分布梯度的被測電路圖像(17)。
6、 一種電路放電檢測裝置，包括紫外輻射成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)和圖 像融合處理系統(tǒng)(6)，其特征是所述紫外輻射成像系統(tǒng)包括紫外物鏡(11)、 位于紫外物鏡(11)后面的紫外像增強器(10)及圖像采集系統(tǒng)(9);紫外物 鏡(11)捕獲放電火花(1)所發(fā)出的紫外輻射，經紫外像增強器(10)增強后， 由圖像采集系統(tǒng)(9)產生并輸出放電火花圖像(8);所述可見光成像系統(tǒng)包括所述紫外物鏡(11)和位于紫外物鏡(11)的后面可見光攝像系統(tǒng)(4);在所述紫外物鏡(11)的后面與所述可見光攝像系統(tǒng)(4)之間設置一個分光鏡(12);利用分光鏡(12)將除紫外波段以外的光譜 輻射成像光束反射至可見光攝像系統(tǒng)(4);所述紫外物鏡(11)捕獲被測電路(2)的圖像，經可見光攝像系統(tǒng)(4)產生并輸出被測電路的實體圖像(5)。
專利摘要一種電路放電檢測裝置，包括紫外輻射成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)和圖像融合處理系統(tǒng)，其特征是所述紫外輻射成像系統(tǒng)包括紫外物鏡、位于紫外物鏡后面的紫外像增強器及圖像采集系統(tǒng)；紫外物鏡捕獲放電火花所發(fā)出的紫外輻射，經紫外像增強器增強后，由圖像采集系統(tǒng)產生并輸出放電火花圖像；所述可見光成像系統(tǒng)包括物鏡，位于物鏡后面的可見光攝像系統(tǒng)；所述物鏡捕獲被測電路的圖像，經可見光攝像系統(tǒng)產生并輸出被測電路的實體圖像；所述圖像融合處理系統(tǒng)位于圖像采集系統(tǒng)與物鏡的后面，通過圖像融合處理系統(tǒng)對檢測到的放電火花圖像與被測電路的實體圖像進行捕獲與處理，形成標識出放電火花圖像及其位置的被測電路圖像。
文檔編號G01C11/00GK201355386SQ20082021496
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權日2008年12月26日
發(fā)明者徐毅剛, 李東躍 申請人:無錫市星迪儀器有限公司