專利名稱：分光鏡型電暈紫外探測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電暈紫外探測儀，尤其是涉及一種分光鏡型電暈紫外探測儀。
背景技術(shù)：
隨著我國電網(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強(qiáng)度超過一定值后，導(dǎo)致周圍氣體(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，放電過程中會伴隨等離子體的產(chǎn)生，它會使空氣發(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。國際照明委員會(CIE)對紫外輻射波段進(jìn)行了定義，S卩IOOnm 400nm的電磁輻射稱為紫外線。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),而太陽光譜中200nm 280nm波段的光在穿越大氣平流層時(shí)又會被臭氧層強(qiáng)烈吸，這個(gè)波段被稱為日盲紫外波段。因此地面上缺少100-280nm波段的紫外光，在地面對UVC紫外波段的目標(biāo)進(jìn)行檢測，即使晴朗的白天也可以避免太陽光的背景干擾，檢測的準(zhǔn)確度極高。而電力設(shè)備早期局部放電放電正好會發(fā)出UVC波段的光，因此近年來針對UVC波段進(jìn)行的電力設(shè)備早期放電紫外檢測技術(shù)逐漸興起，并且在西方國家電力系統(tǒng)中得到了極大推廣應(yīng)用，在我國也越來越受到重視。毫無疑問，如果能對電力設(shè)備的早期放電進(jìn)行檢測就可以及時(shí)預(yù)防電力事故的發(fā)生。然而目前由于我國高靈敏度的日盲紫外成像器件研究尚不成熟，采用國外高性能紫外成像器件價(jià)格又非常昂貴，因此我國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)探測方法進(jìn)行電暈紫外輻射強(qiáng)度檢測是一種比較合適的技術(shù)，技術(shù)難度相對較低，儀器的開發(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技術(shù)缺少目標(biāo)定位系統(tǒng)。單元探測技術(shù)如果缺少專門的定位系統(tǒng)，帶來的后果是無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)電暈放電也無法判斷清楚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種定位準(zhǔn)確的分光鏡型電暈紫外探測儀。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:分光鏡型電暈紫外探測儀，其特征在于包括望遠(yuǎn)鏡頭、分光鏡、紫外探測器、紫外信號處理電路、液晶顯示屏、面陣CXD器件和圖像處理電路，所述的望遠(yuǎn)鏡頭和紫外探測器共一個(gè)光軸，分光鏡位于望遠(yuǎn)鏡頭和紫外探測器之間，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波段的紫外光透過而讓380-760nm波段的可見光反射的鏡片；
所述的紫外探測器與所述的紫外信號處理電路電連接，所述的紫外信號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； 穿過望遠(yuǎn)鏡頭的光線被分光鏡分成兩路，其中一路為可見光，另一路為紫外光，可見光經(jīng)分光鏡反射照到面陣CCD器件的光敏面上，另外一路紫外光經(jīng)分光鏡透射后照射到紫外探測器的光敏面上。望遠(yuǎn)鏡頭為卡塞格倫鏡頭，紫外探測器安裝在卡塞格倫鏡頭的后面，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)以內(nèi)。紫外探測器為響應(yīng)波段為100_280nm的單元光探測器或由寬光譜單元探測器加100-280nm紫外帶通濾光片組成。紫外信號處理電路由紫外光強(qiáng)信號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)是通過小視場角的紫外鏡頭進(jìn)行放電紫外探測，將視場范圍盡可能限制到最小；同時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡頭后的分光鏡將紫外和可見光分開，這樣通過可見光路能夠?qū)⒎烹娊^緣子進(jìn)行成像顯示，同時(shí)也能夠通過紫外光路探測出放電紫外輻射強(qiáng)度，從而達(dá)到對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)明的紫外探測光路 圖3為本發(fā)明的可見光成像光路 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)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。分光鏡型電暈紫外探測儀，包括望遠(yuǎn)鏡頭1、分光鏡2、紫外探測器3、紫外信號處理電路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和紫外探測器3共一個(gè)光軸9,分光鏡2位于望遠(yuǎn)鏡頭I和紫外探測器3之間，分光鏡2的鏡面與望遠(yuǎn)鏡頭I的光軸成45度夾角，紫外探測器3的光軸與面陣CCD器件6的光軸垂直，分光鏡2為讓100-380nm波段的紫外光透過而讓380_760nm波段的可見光反射的鏡片；
紫外探測器3與紫外信號處理電路4電連接，紫外信號處理電路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；穿過望遠(yuǎn)鏡頭I的光線被分光鏡2分成兩路，其中一路為可見光，另一路為紫外光，可見光經(jīng)分光鏡2反射照到面陣CCD器件6的光敏面上，另外一路紫外光經(jīng)分光鏡2透射后照射到紫外探測器3的光敏面上。望遠(yuǎn)鏡頭I為卡塞格倫鏡頭，紫外探測器3安裝在卡塞格倫鏡頭的后面，卡塞格倫鏡頭包括鏡筒11、拋物面主反射鏡12和雙曲面次反射鏡13，拋物面主反射鏡12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)以內(nèi)。
紫外探測器3為響應(yīng)波段為100_280nm的單元光探測器或由寬光譜單元探測器加100-280nm紫外帶通濾光片組成。紫外信號處理電路4由紫外光強(qiáng)信號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)出的紫外光信號和絕緣子8本身的可見光信號都到達(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中心的光線才能穿過望遠(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波段的紫外光透過而讓380_760nm波段的可見光反射的鏡片，所以其中一路紫外光透過分光鏡2照射到紫外探測器3，如圖2所示；另一路可見光經(jīng)分光鏡2反射，將可見光成像光斑正好照射面陣CCD器件6的光敏面上，從而讓面陣CCD器件6感應(yīng)出可見光圖像信號，如圖3所示。從光學(xué)角度來看，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出來的紫外光透過分光鏡2后，達(dá)到紫外探測器3，因?yàn)樽贤馓綔y器3由響應(yīng)波段在100-280nm范圍內(nèi)的光探測器構(gòu)成，也可以由寬光譜探測器加100-280nm紫外帶通濾光片組成，所以紫外探測器3只對100_280nm范圍內(nèi)的電暈紫外信號進(jìn)行響應(yīng)，這樣由電暈紫外輻射的UVC波段的紫外信號光就可以被紫外探測器探測到。因此，儀器即使在晴朗的白天也會避開太陽光的干擾，信號誤檢率低。紫外探測器3感應(yīng)到電暈紫外輻射的信號時(shí)，會感應(yīng)出電壓或者電流信號，這時(shí)通過紫外信號處理電路4，對感應(yīng)出來的電壓或者電流信號進(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14和15在鏡筒內(nèi)部經(jīng)過多次反射都會被消光螺紋消除掉；只有很小入射角的光16A和16B的紫外部分才能透過分光鏡2照射到紫外探測器3上，并且其可見光部分經(jīng)分光鏡2反射后照到面陣CCD器件6的光敏面上，從而感應(yīng)出可見光圖像。因?yàn)榉止忡R2能讓100-380nm波段的紫外光透過，所以紫外光才可以透過分光鏡2到達(dá)紫外探測器3的光敏面上，最終由紫外探測器響應(yīng)出電壓或者電流信號。又分光鏡2能讓380_760nm波段的可見光光反射，所以從望遠(yuǎn)鏡頭出來的可見光能夠反射照到面陣CXD器件6上，進(jìn)而產(chǎn)生圖像信號，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)，所以紫外光和可見光盡管波長不同，但都可以穿過鏡頭在鏡頭后面會聚，然而分光鏡2的存在又實(shí)現(xiàn)了紫外光信號和可見光信號的空間分離。這樣當(dāng)儀器鏡頭對準(zhǔn)絕緣子時(shí)，放電絕緣子發(fā)出的紫外光會被紫外探測器3探測到，而放電絕緣子本身會通過面陣CCD器件拍攝下來，探測到的紫外光強(qiáng)信號和目標(biāo)區(qū)域圖像最終都會送到液晶顯示屏上進(jìn)行顯示，如圖5所示。其中5為液晶顯示器界面邊框；51為望遠(yuǎn)鏡頭視場區(qū)域選擇框，從中可以看見絕緣子8的可見光圖像；52為視場區(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準(zhǔn)的目標(biāo)區(qū)域圖像框，還會顯示該區(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)形式使得探測儀器的視場角非常小，這大大縮小了探測儀器的視場范圍，使得檢測到的目標(biāo)區(qū)域很小，提高了檢測位置的準(zhǔn)確性；同時(shí)又會使得視場內(nèi)的紫外光信號能夠集中照射到紫外探測器表面，提高了儀器靈敏度。
權(quán)利要求
1.分光鏡型電暈紫外探測儀，其特征在于包括望遠(yuǎn)鏡頭、分光鏡、紫外探測器、紫外信號處理電路、液晶顯示屏、面陣CCD器件和圖像處理電路，所述的望遠(yuǎn)鏡頭和紫外探測器共一個(gè)光軸，分光鏡位于望遠(yuǎn)鏡頭和紫外探測器之間，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波段的紫外光透過而讓380_760nm波段的可見光反射的鏡片; 所述的紫外探測器與所述的紫外信號處理電路電連接，所述的紫外信號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； 穿過望遠(yuǎn)鏡頭的光線被分光鏡分成兩路，其中一路為可見光，另一路為紫外光，可見光經(jīng)分光鏡反射照到面陣CCD器件的光敏面上，另外一路紫外光經(jīng)分光鏡透射后照射到紫外探測器的光敏面上。
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儀，其特征在于望遠(yuǎn)鏡頭為卡塞格倫鏡頭，紫外探測器安裝在卡塞格倫鏡頭的后面，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)以內(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儀，其特征在于紫外探測器為響應(yīng)波段為100-280nm的單元光探測器或由寬光譜單元探測器加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儀，其特征在于紫外信號處理電路由紫外光強(qiáng)信號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)明公開了分光鏡型電暈紫外探測儀，包括望遠(yuǎn)鏡頭、分光鏡、紫外探測器、紫外信號處理電路、液晶顯示屏、面陣CCD器件和圖像處理電路，所述的望遠(yuǎn)鏡頭和紫外探測器共一個(gè)光軸，分光鏡位于望遠(yuǎn)鏡頭和紫外探測器之間，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波段的紫外光透過而讓380-760nm波段的可見光反射的鏡片，穿過望遠(yuǎn)鏡頭的光線被分光鏡分成兩路，其中一路為可見光，另一路為紫外光，可見光經(jīng)分光鏡反射照到面陣CCD器件的光敏面上，另外一路紫外光經(jīng)分光鏡透射后照射到紫外探測器的光敏面上，其優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⒎烹娊^緣子進(jìn)行成像顯示，同時(shí)也能夠探測出放電紫外輻射強(qiáng)度，從而達(dá)到對絕緣子的放電位置進(jìn)行定位的目的。
文檔編號G01R31/12GK103149511SQ201310047449
公開日2013年6月12日 申請日期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 申請人:吳禮剛