專(zhuān)利名稱(chēng)：分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電暈紫外探測(cè)儀，尤其是涉及一種分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的迅猛發(fā)展，電力設(shè)備的局部放電故障問(wèn)題日益突出。局部放電故障早期一般表現(xiàn)為電暈放電，電暈放電是指電極附近電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)一定值后，導(dǎo)致周?chē)鷼怏w(通常是空氣)局部電離而產(chǎn)生的一種自持放電現(xiàn)象。電暈屬于高壓脈沖放電，放電過(guò)程中會(huì)伴隨等離子體的產(chǎn)生，它會(huì)使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧及氧化氮等產(chǎn)物，引起電氣設(shè)備的絕緣腐蝕和損壞，進(jìn)而造成嚴(yán)重事故和電網(wǎng)癱瘓。國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)紫外輻射波段進(jìn)行了定義，S卩IOOnm 400nm的電磁輻射稱(chēng)為紫外線(xiàn)。具體分三個(gè)波段，S卩UVA、UVB和UVC。其中UVC波段范圍為IOOnm 280nm,其中IOOnm 200nm屬真空紫外,在空氣中很快被氧吸收(形成臭氧),而太陽(yáng)光譜中200nm 280nm波段的光在穿越大氣平流層時(shí)又會(huì)被臭氧層強(qiáng)烈吸，這個(gè)波段被稱(chēng)為日盲紫外波段。因此地面上缺少100-280nm波段的紫外光，在地面對(duì)UVC紫外波段的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，即使晴朗的白天也可以避免太陽(yáng)光的背景干擾，檢測(cè)的準(zhǔn)確度極高。而電力設(shè)備早期局部放電放電正好會(huì)發(fā)出UVC波段的光，因此近年來(lái)針對(duì)UVC波段進(jìn)行的電力設(shè)備早期放電紫外檢測(cè)技術(shù)逐漸興起，并且在西方國(guó)家電力系統(tǒng)中得到了極大推廣應(yīng)用，在我國(guó)也越來(lái)越受到重視。毫無(wú)疑問(wèn)，如果能對(duì)電力設(shè)備的早期放電進(jìn)行檢測(cè)就可以及時(shí)預(yù)防電力事故的發(fā)生。然而目前由于我國(guó)高靈敏度的日盲紫外成像器件研究尚不成熟，采用國(guó)外高性能紫外成像器件價(jià)格又非常昂貴，因此我國(guó)在電暈紫外成像儀實(shí)用化研究方面面臨很大困難。但采用單元(非成像)探測(cè)方法進(jìn)行電暈紫外輻射強(qiáng)度檢測(cè)是一種比較合適的技術(shù)，技術(shù)難度相對(duì)較低，儀器的開(kāi)發(fā)成本比電暈紫外成像儀低很多，但目前很多單元紫外探測(cè)技術(shù)缺少目標(biāo)定位系統(tǒng)。單元探測(cè)技術(shù)如果缺少專(zhuān)門(mén)的定位系統(tǒng)，帶來(lái)的后果是無(wú)法判斷絕緣子的那個(gè)部位出現(xiàn)電暈放電，甚至哪個(gè)絕緣子出現(xiàn)電暈放電也無(wú)法判斷清楚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種定位準(zhǔn)確的分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，包括望遠(yuǎn)鏡頭、分光鏡、紫外探測(cè)器、紫外信號(hào)處理電路、液晶顯示屏、面陣C⑶器件和圖像處理電路，望遠(yuǎn)鏡頭和面陣CXD器件共一個(gè)光軸，分光鏡位于望遠(yuǎn)鏡頭和面陣CXD器件之間，分光鏡的鏡面與望遠(yuǎn)鏡頭的光軸成45度夾角，分光鏡2為讓100-380nm波段的紫外光反射而讓380-760nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)的鏡片；
所述的紫外探測(cè)器與所述的紫外信號(hào)處理電路電連接，所述的紫外信號(hào)處理電路與所述的液晶顯示屏電連接，面陣CCD器件與圖像處理電路電連接，圖像處理電路與液晶顯示屏電連接； 穿過(guò)望遠(yuǎn)鏡頭的光線(xiàn)被分光鏡分成兩路，其中一路為紫外光，另一路為可見(jiàn)光，紫外光經(jīng)分光鏡反射到紫外探測(cè)器光敏面上，另外一路可見(jiàn)光經(jīng)分光鏡透射后照射到面陣CCD器件6的光敏面上。望遠(yuǎn)鏡頭為卡塞格倫鏡頭，卡塞格倫鏡頭包括鏡筒、拋物面王反射鏡和雙曲面次反射鏡，所述的拋物面主反射鏡位于鏡筒的后端，拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡共一光軸，雙曲面次反射鏡位于拋物面主反射鏡的前面且位于拋物面主反射鏡的焦點(diǎn)以?xún)?nèi)。紫外探測(cè)器為響應(yīng)波段為100_280nm的單元光探測(cè)器或由寬光譜單元探測(cè)器加100-280nm紫外帶通濾光片組成。紫外信號(hào)處理電路由紫外光強(qiáng)信號(hào)采集電路和顯示電路組成。面陣(XD器件由面陣硅(XD傳感器和驅(qū)動(dòng)電路組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)小視場(chǎng)角的紫外鏡頭進(jìn)行放電紫外探測(cè)，將視場(chǎng)范圍盡可能限制到最??；同時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡頭后的分光鏡將紫外和可見(jiàn)光分開(kāi)，這樣通過(guò)可見(jiàn)光路能夠?qū)⒎烹娊^緣子進(jìn)行成像顯示，同時(shí)通過(guò)紫外光路也能夠顯示出放電紫外輻射強(qiáng)度，從而達(dá)到對(duì)絕緣子的放電位置進(jìn)行定位的目的。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框 圖2為本發(fā)明的紫外探測(cè)光路 圖3為本發(fā)明的可見(jiàn)光成像光路 圖4為本發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡頭結(jié)構(gòu)和分光原理示意 圖5為本發(fā)明的液晶顯示界面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，包括望遠(yuǎn)鏡頭1、分光鏡2、紫外探測(cè)器3、紫外信號(hào)處理電路4、液晶顯示屏5、面陣CXD器件6和圖像處理電路7，望遠(yuǎn)鏡頭I和面陣CXD器件6共一個(gè)光軸，分光鏡2位于望遠(yuǎn)鏡頭I和面陣(XD器件6之間,分光鏡2的鏡面與望遠(yuǎn)鏡頭3的光軸9成45度夾角，分光鏡2為讓100-380nm波段的紫外光反射而讓380_760nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)的鏡片；
紫外探測(cè)器3與紫外信號(hào)處理電路4電連接，紫外信號(hào)處理電路4與液晶顯示屏5電連接，面陣CCD器件6與圖像處理電路7電連接，圖像處理電路7與液晶顯示屏5電連接；穿過(guò)望遠(yuǎn)鏡頭I的光線(xiàn)被分光鏡分成兩路，其中一路為紫外光，另一路為可見(jiàn)光，紫外光經(jīng)分光鏡2反射到紫外探測(cè)器3光敏面上，另外一路可見(jiàn)光經(jīng)分光鏡2透射后照射到面陣CXD器件6的光敏面上。望遠(yuǎn)鏡頭I為卡塞格倫鏡頭，卡塞格倫鏡頭包括鏡筒11、拋物面王反射鏡12和雙曲面次反射鏡13，拋物面主反射鏡13位于鏡筒11的后端，拋物面主反射鏡12和雙曲面次反射鏡13共一光軸，雙曲面次反射鏡13位于拋物面主反射鏡12的前面且位于拋物面主反射鏡12的焦點(diǎn)以?xún)?nèi)。紫外探測(cè)器3為響應(yīng)波段為100_280nm的單元光探測(cè)器或由寬光譜單元探測(cè)器加100-280nm紫外帶通濾光片組成。紫外信號(hào)處理電路4由紫外光強(qiáng)信號(hào)采集電路和顯示電路組成。面陣CXD器件6由面陣硅CXD傳感器和驅(qū)動(dòng)電路組成。工作時(shí)，絕緣子8發(fā)出的紫外光信號(hào)和絕緣子8本身的可見(jiàn)光信號(hào)都到達(dá)了望遠(yuǎn)鏡頭1，望遠(yuǎn)鏡頭I的反射式光學(xué)結(jié)構(gòu)使得只有靠近光軸9中心的光線(xiàn)才能穿過(guò)望遠(yuǎn)鏡頭1，之后光被分光鏡2分成兩路。因?yàn)榉止忡R2為讓100-380nm波段的紫外光反射而讓380-760nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)的鏡片，所以其中一路紫外光經(jīng)分光鏡2反射照到紫外探測(cè)器3的光敏面上，如圖2所示；另一路可見(jiàn)光經(jīng)分光鏡2透射，將可見(jiàn)光成像光斑正好照射面陣(XD器件6的光敏面上，從而讓面陣CXD器件6感應(yīng)出可見(jiàn)光圖像信號(hào)，如圖3所示。從光學(xué)角度來(lái)看，這兩路光實(shí)際上共用一個(gè)光軸9。紫外光路如圖2所示，從望遠(yuǎn)鏡頭I出來(lái)的紫外光透過(guò)分光鏡2后，達(dá)到紫外探測(cè)器3，因?yàn)樽贤馓綔y(cè)器3由響應(yīng)波段在100-280nm范圍內(nèi)的光探測(cè)器構(gòu)成，也可以由寬光譜探測(cè)器加100-280nm紫外帶通濾光片組成，所以紫外探測(cè)器3只對(duì)100_280nm范圍內(nèi)的電暈紫外信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，這樣由電暈紫外輻射的UVC波段的紫外信號(hào)光就可以被紫外探測(cè)器探測(cè)到。因此，儀器即使在晴朗的白天也會(huì)避開(kāi)太陽(yáng)光的干擾，信號(hào)誤檢率低。紫外探測(cè)器3感應(yīng)到電暈紫外輻射的信號(hào)時(shí)，會(huì)感應(yīng)出電壓或者電流信號(hào)，這時(shí)通過(guò)紫外信號(hào)處理電路4，對(duì)感應(yīng)出來(lái)的電壓或者電流信號(hào)進(jìn)行放大，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后將紫外光強(qiáng)信號(hào)由液晶顯示屏5進(jìn)行顯示。紫外鏡頭I內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示，可以看出大入射角的光線(xiàn)14和15在鏡筒內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次反射都會(huì)被消光螺紋消除掉；只有很小入射角的光線(xiàn)16A和16B才能透過(guò)分光鏡2照射到紫外探測(cè)器3上，和經(jīng)分光鏡2反射后可見(jiàn)光成像光斑照到面陣CXD器件6的光敏面上，從而感應(yīng)出可見(jiàn)光圖像。因?yàn)榉止忡R2能讓100-380nm波段的紫外光反射，所以紫外光才可以經(jīng)分光鏡2反射到達(dá)紫外探測(cè)器3的光敏面上，最終由紫外探測(cè)器響應(yīng)出電壓或者電流信號(hào)。又分光鏡2能讓380_760nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)，所以從望遠(yuǎn)鏡頭出來(lái)的可見(jiàn)光能夠反射照到面陣CXD器件6上，進(jìn)而產(chǎn)生圖像信號(hào)，如圖2所示。因?yàn)橥h(yuǎn)鏡頭2采用反射式的光學(xué)結(jié)構(gòu)，所以紫外光和可見(jiàn)光盡管波長(zhǎng)不同，但都可以穿過(guò)鏡頭在鏡頭后面會(huì)聚，然而分光鏡2的存在又實(shí)現(xiàn)了紫外光信號(hào)和可見(jiàn)光信號(hào)的空間分離。這樣當(dāng)儀器鏡頭對(duì)準(zhǔn)絕緣子時(shí)，放電絕緣子發(fā)出的紫外光會(huì)被紫外探測(cè)器3探測(cè)到，而放電絕緣子本身會(huì)通過(guò)面陣CCD器件拍攝下來(lái)，探測(cè)到的紫外光強(qiáng)信號(hào)和目標(biāo)區(qū)域圖像最終都會(huì)送到液晶顯示屏上進(jìn)行顯示，如圖5所示。其中5為液晶界面邊框；51為望遠(yuǎn)鏡頭視場(chǎng)區(qū)域選擇框，從中可以看見(jiàn)絕緣子8的可見(jiàn)光圖像；52為視場(chǎng)區(qū)域范圍內(nèi)的紫外光強(qiáng)數(shù)據(jù)顯示區(qū)，儀器探測(cè)到的紫外光強(qiáng)數(shù)據(jù)在這個(gè)位置顯示。因此儀器既可以顯示所對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)區(qū)域圖像框，還會(huì)顯示該區(qū)域內(nèi)的紫外輻射強(qiáng)度。值得注意的是，望遠(yuǎn)鏡頭I的結(jié)構(gòu)形式使得探測(cè)儀器的視場(chǎng)角非常小，這大大縮小了探測(cè)儀器的視場(chǎng)范圍，使得檢測(cè)到的目標(biāo)區(qū)域很小，提高了檢測(cè)位置的準(zhǔn)確性；同時(shí)又會(huì)使得視場(chǎng)內(nèi)的紫外光信號(hào)能夠集中照射到紫外探測(cè)器表面，提高了儀器靈敏度。
權(quán)利要求
1.分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，其特征在于包括:望遠(yuǎn)鏡頭、分光鏡、紫外探測(cè)器、紫外信號(hào)處理電路、液晶顯示屏、面陣CCD器件和圖像處理電路，望遠(yuǎn)鏡頭和面陣CCD器件共一個(gè)光軸，分光鏡位于望遠(yuǎn)鏡頭和面陣CXD器件之間，分光鏡的鏡面與望遠(yuǎn)鏡頭的光軸成45度夾角，分光鏡為讓100-380nm波段的紫外光反射而讓380_760nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)的鏡片; 所述的紫外探測(cè)器與所述的紫外信號(hào)處理電路電連接，所述的紫外信號(hào)處理電路與所述的液晶顯示屏電連接，面陣CCD器件與圖像處理電路電連接，圖像處理電路與液晶顯示屏電連接； 穿過(guò)望遠(yuǎn)鏡頭的光線(xiàn)被分光鏡分成兩路，其中一路為紫外光，另一路為可見(jiàn)光，紫外光經(jīng)分光鏡反射到紫外探測(cè)器光敏面上，另外一路可見(jiàn)光經(jīng)分光鏡透射后照射到面陣CCD器件6的光敏面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，其特征在于望遠(yuǎn)鏡頭為卡塞格倫鏡頭，卡塞格倫鏡頭包括鏡筒、拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡，所述的拋物面主反射鏡位于鏡筒的后端，拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡共一光軸，雙曲面次反射鏡位于拋物面主反射鏡的前面且位于拋物面主反射鏡的焦點(diǎn)以?xún)?nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，其特征在于紫外探測(cè)器為響應(yīng)波段為100-280nm的單元光探測(cè)器或由寬光譜單元探測(cè)器加100_280nm紫外帶通濾光片組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，其特征在于紫外信號(hào)處理電路由紫外光強(qiáng)信號(hào)采集電路和顯示電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，其特征在于面陣CCD器件由面陣硅CXD傳感器和驅(qū)動(dòng)電路組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了分光鏡型電暈紫外探測(cè)儀，望遠(yuǎn)鏡頭、分光鏡、紫外探測(cè)器、紫外信號(hào)處理電路、液晶顯示屏、面陣CCD器件和圖像處理電路，望遠(yuǎn)鏡頭和面陣CCD器件共一個(gè)光軸，分光鏡位于望遠(yuǎn)鏡頭和面陣CCD器件之間，分光鏡的鏡面與紫外探測(cè)器的光軸成45度夾角，分光鏡2為讓100-380nm波段的紫外光反射而讓380-760nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)的鏡片；穿過(guò)望遠(yuǎn)鏡頭的光線(xiàn)被分光鏡分成兩路，其中一路為紫外光，另一路為可見(jiàn)光，紫外光經(jīng)分光鏡反射到紫外探測(cè)器光敏面上，另外一路可見(jiàn)光經(jīng)分光鏡透射后照射到面陣CCD器件6的光敏面上，優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)⒎烹娊^緣子進(jìn)行成像顯示，同時(shí)也能夠顯示出放電紫外輻射強(qiáng)度，從而達(dá)到對(duì)絕緣子的放電位置進(jìn)行定位的目的。
文檔編號(hào)G01J1/42GK103105567SQ20131004607
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者吳禮剛, 張永平, 林學(xué)斌, 程培紅, 鮑吉龍, 孔中華 申請(qǐng)人:寧波工程學(xué)院