專利名稱：可定位測距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，尤其是涉及一種可定位測距電暈紫外探測儀。
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，進而造成嚴重事故和電網(wǎng)癱瘓。國際照明委員會(CIE)對紫外輻射波段進行了定義，S卩IOOnm 400nm的電磁輻射稱為紫外線。具體分三個波段，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又會被臭氧層強烈吸，這個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紫外波段的目標進行檢測，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)備的早期放電進行檢測就可以及時預(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格又非常昂貴，因此我國在電暈紫外成像儀實用化研究方面面臨很大困難。但采用單元(非成像)探測方法進行電暈紫外輻射強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)缺少目標定位系統(tǒng)。帶來的后果是無法判斷絕緣子的那個部位出現(xiàn)電暈放電，甚至哪個絕緣子出現(xiàn)電暈放電也無法判斷清楚。此外，電暈紫外輻射強度與傳輸距離的平方成反比，因此儀器探測到的強度與電暈放電位置離探測儀的距離有很大關(guān)系。所以，一種既可以定位又可以結(jié)合測試距離給出紫外輻射強度的電暈光學檢測儀器是比較符合實際應(yīng)用需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可定位測距電暈紫外探測儀。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于包括紫外鏡頭、紫外探測器、信號處理電路、數(shù)據(jù)顯示器和激光觀察鏡，所述的紫外鏡頭和紫外探測器共一個光軸，所述的紫外探測器與所述的信號處理電路電連接，所述的信號處理電路與所述的數(shù)據(jù)顯示器電連接，所述的紫外鏡頭上套裝有激光器基座，所述的激光器基座上安裝可見光激光器和激光回波探頭，所述的激光回波探頭位于所述的可見光激光器的正上方，所述的激光回波探頭靠近所述的可見光激光器，可見光激光器通過激光測距電路與信號處理電路電連接，所述的激光回波探頭通過所述的激光測距電路與所述的信號處理電路連接，可見光激光器出射光束靠近并平行于紫外鏡頭的光軸。所述的激光器基座上設(shè)置有第一圓孔和第二圓孔，可見光激光器安裝在第一圓孔內(nèi)，激光回波探頭安裝在第二圓孔內(nèi)，激光器基座內(nèi)與第一圓孔垂直的方向上還鉆有兩個小螺紋孔，這兩個小螺紋孔的軸線處在同一水平線上，兩個小螺紋孔的軸線與第一圓孔的軸線正交，可用兩個螺釘對向穿過兩個小螺紋孔將可見光激光器壓緊，激光器基座通過螺紋孔與紫外鏡頭的鏡筒外螺紋配合安裝固定。紫外鏡頭包括鏡筒、凸透鏡和光闌，鏡筒的內(nèi)徑為10mm-40mm，鏡筒的長度為內(nèi)徑的5-10倍，紫外探測器安裝在鏡筒后面，凸透鏡裝在鏡筒的中后端，光闌裝在鏡筒后端且位于紫外探測器與凸透鏡之間，鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色，鏡筒由鋁或塑料制成。紫外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，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以內(nèi)，鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色，鏡筒由鋁或塑料制成。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。信號處理電路由紫外光強信號采集電路和數(shù)據(jù)分析電路構(gòu)成，所述的數(shù)據(jù)顯示器為液晶顯示屏或由數(shù)碼顯示管構(gòu)成?？梢姽饧す馄鞯墓ぷ鞑ㄩL范圍在630-700nm或500_570nm范圍內(nèi)。激光回波探頭由可見光鏡頭、與可見光激光器波長相匹配的窄帶濾光片和可見光探測器組成。激光測距電路為相位式激光測距電路，所述的相位式激光測距電路將距離信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到信號處理電路。還包括外殼，所述的紫外探測器、信號處理電路和數(shù)據(jù)顯示器設(shè)置在所述的外殼內(nèi)，所述的激光觀察鏡固定在外殼的上方，激光觀察鏡由可見激光器的可見光工作波長相匹配的窄帶帶通濾光片加目鏡構(gòu)成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是通過小視場角的紫外鏡頭進行放電紫外探測，將視場范圍盡可能限制到最小；同時通過單激光束照射到絕緣子上形成激光光斑，激光光斑下方距離為h的位置大致就是放電最為劇烈的地方，這些利用激光觀察鏡可以觀察得至IJ。這樣可以快速找到絕緣子大致哪個部位發(fā)生了放電，或者哪個絕緣子發(fā)生了放電，達到了對絕緣子的放電位置進行定位的目的。此外，本發(fā)明還可以結(jié)合測試距離給出紫外輻射強度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明的激光器基座的結(jié)構(gòu) 圖3為本發(fā)明的實施例一的紫外鏡頭的結(jié)構(gòu) 圖4為本發(fā)明的實施例二的紫外鏡頭的結(jié)構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明中激光觀察鏡看到的放電絕緣子位置和激光光斑分布圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例一:可定位測距電暈紫外探測儀，包括紫外鏡頭1、紫外探測器3、信號處理電路6、數(shù)據(jù)顯示器7和激光觀察鏡8，紫外鏡頭I和紫外探測器3共一個光軸31，紫外探測器3與信號處理電路6電連接，信號處理電路6與數(shù)據(jù)顯示器7電連接，紫外鏡頭I上套裝有激光器基座2，激光器基座2上安裝可見光激光器4和激光回波探頭42，激光回波探頭42位于可見光激光器4的正上方，激光回波探頭42靠近可見光激光器4，可見光激光器4通過激光測距電路5與信號處理電路6電連接，激光回波探頭42通過激光測距電路5與信號處理電路6連接，可見光激光器4出射光束41靠近并平行于紫外鏡頭的光軸31。出射光束41與紫外鏡頭的光軸31之間的距離為h。激光器基座2上設(shè)置有第一圓孔22和第二圓孔24,可見光激光器4安裝在第一圓孔22內(nèi)，激光回波探頭42安裝在第二圓孔24內(nèi)。基座內(nèi)與第一圓孔22垂直的方向上還鉆有兩個小螺紋孔23、25，這兩個小螺紋孔的軸線處在同一水平線上，兩個小螺紋孔的軸線與圓孔22的軸線正交，可用兩個螺釘對向穿過兩個小螺紋孔23、25將可見光激光器4壓緊?；?通過螺紋孔21與紫外鏡頭I的鏡筒外螺紋配合安裝固定。紫外鏡頭I包括鏡筒1A、凸透鏡10和光闌11，鏡筒的內(nèi)徑為10mm-40mm，鏡筒的長度為內(nèi)徑的5-10倍，紫外探測器3安裝在鏡筒后面，凸透鏡10裝在鏡筒的中后端，光闌11裝在鏡筒后端且位于紫外探測器3與凸透鏡10之間，鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色。鏡筒由鋁或塑料等輕質(zhì)材料構(gòu)成。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。信號處理電路6由紫外光強信號采集電路和數(shù)據(jù)分析電路構(gòu)成，數(shù)據(jù)顯示器為液晶顯示屏或由數(shù)碼顯示管構(gòu)成?？梢姽饧す馄?的工作波長范圍在630-700nm或500_570nm范圍內(nèi)。激光回波探頭42由可見光鏡頭、與可見光激光器波長相匹配的窄帶濾光片和可見光探測器組成。激光測距電路5為相位式激光測距電路，相位式激光測距電路將距離信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到信號處理電路6。還包括外殼，紫外探測器3、信號處理電路6和數(shù)據(jù)顯示器7設(shè)置在外殼內(nèi)，激光觀察鏡8固定在外殼的上方，激光觀察鏡8由可見激光器的可見光工作波長相匹配的窄帶帶通濾光片81加目鏡構(gòu)成。實施例二:紫外鏡頭I為卡塞格倫鏡頭，紫外探測器3安裝在卡塞格倫鏡頭I的后面，卡塞格倫鏡頭I包括鏡筒1B、拋物面主反射鏡15和雙曲面次反射鏡16，拋物面主反射鏡15位于鏡筒的后端，拋物面主反射鏡15和雙曲面次反射鏡16共一光軸，雙曲面次反射鏡16位于拋物面主反射鏡15的前面且位于拋物面主反射鏡15的焦點以內(nèi)。鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色。鏡筒由鋁或塑料等輕質(zhì)材料構(gòu)成。探測紫外信號時，放電絕緣子9放電發(fā)出的紫外光信號到達紫外鏡頭1，鏡頭I的結(jié)構(gòu)使得只有靠近光軸31中心的光線才能照射到紫外探測器3上。因為紫外探測器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，所以探測器3只對100-280nm范圍內(nèi)的電暈紫外信號進行響應(yīng)，這樣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，會感應(yīng)出電壓或者電流信號，這時通過信號處理電路6，對感應(yīng)出來的電壓或者電流信號進行放大，并進行數(shù)據(jù)采集。同時結(jié)合激光測距電路5送過來的距離參數(shù)(數(shù)字信號)，將紫外光強信號折算成探測距離為Im時的紫外信號強度(簡稱Im等效紫外輻射信號強度)，最后將儀器實際所在位置的紫外信號強度、和Im等效紫外輻射信號強度由數(shù)據(jù)顯示器7進行顯示。為了給出一個客觀的放電強度參考依據(jù)，可將任何測試距離下探測到的紫外輻射強度折算成Im參考距離下的紫外輻射強度，并統(tǒng)一以參考距離下的紫外輻射強度為判斷電暈放電紫外輻射強度的客觀依據(jù)。設(shè)離放電目標Im處探測到的紫外輻射強度為/7，儀器測試位置處探測到的紫外輻射強度為/r，則二者的關(guān)系遵照如下關(guān)系'IP CrOXJ7,其中ζ表示光學探測儀器離放電目標的距離。這樣，無論任何距離下探測的紫外輻射強度是多大，都可以折算成Im參考距離下的等效紫外輻射強度。比較各個不同放電目標的紫外輻射強度只需要比較Im參考距離下的等效紫外輻射強度就可以了，這為電力設(shè)備早期放電故障等級判斷提供了 一個客觀和統(tǒng)一的標準。距離測試時，可見光激光器4發(fā)出可見光束照射到放電絕緣子9上，從絕緣子9上返回的激光信號穿過激光回波探頭42的可見光鏡頭和窄帶濾光片、在激光回波探頭42的可見光探測器上響應(yīng)出電壓。響應(yīng)電壓由激光測距電路5進行信號處理，變成距離的數(shù)字信號，然后送到信號處理電路6。在這個過程中，通過激光觀察鏡8就可以同時觀測到可見光激光器4照射到絕緣子上的光斑。激光觀察鏡8中可見光窄帶81濾光片的作用是提高激光光斑與背景物體(如絕緣子等)的對比度，即讓可見激光波長的光透過，其它波長的光受到抑制。這樣既能使人眼能夠清楚地看見激光光斑，又能使人眼對背景物體看得較為清楚，最終能夠使用者辨明激光光斑落在什么目標物體的什么位置上，滿足了探測器激光定位的技術(shù)要求。具體使用時，開通可見光激光器4，同時觀察顯示器7上顯示的紫外光強，進行目標區(qū)域搜索，當發(fā)現(xiàn)紫外光強較強時，通過激光觀察鏡8可以看到可見光激光束打在高壓絕緣子上的光斑，這樣根據(jù)可見光激光光軸41與紫外光光軸31的距離h，大致判斷出是哪個絕緣子或者絕緣子的那個位置發(fā)生了放電，也就實現(xiàn)了對放電的絕緣子進行定位的目的。通過激光觀察鏡觀察的景象如圖5所示，絕緣子9上有單束激光光斑，在激光光斑西方大約h的地方即為放電部位。確定了放電位置的同時也測量出了探測儀離放電絕緣子的距離。紫外鏡頭I如果選用圖3的結(jié)構(gòu)，則可以看出大入射角光線12會在鏡筒內(nèi)多次反射被消光螺紋消除掉了 ；稍大入射角的光線13經(jīng)過透鏡10之后會被光闌11擋住。只有很小入射角的光線14才可以照射到紫外探測器3上。紫外鏡頭I如果選用圖4的結(jié)構(gòu)，則可以看出大入射角的光線17和18在鏡筒內(nèi)部經(jīng)過多次反射都會被消光螺紋消除掉；只有很少入射角的光線19才能照射到紫外探測器3上。因此無論哪種紫外鏡頭結(jié)構(gòu)，都會使得探測儀器的視場角盡量小，以便縮小探測儀器的視場范圍，使得檢測到的目標區(qū)域盡量縮小，提高檢測位置的準確性；同時又會使得視場內(nèi)的紫外光信號能夠集中照射到紫外探測器3表面，提高儀器靈敏度。
權(quán)利要求
1.可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于包括紫外鏡頭、紫外探測器、信號處理電路、數(shù)據(jù)顯示器和激光觀察鏡，所述的紫外鏡頭和紫外探測器共一個光軸，所述的紫外探測器與所述的信號處理電路電連接，所述的信號處理電路與所述的數(shù)據(jù)顯示器電連接，所述的紫外鏡頭上套裝有激光器基座，所述的激光器基座上安裝可見光激光器和激光回波探頭，所述的激光回波探頭位于所述的可見光激光器的正上方，所述的激光回波探頭靠近所述的可見光激光器，可見光激光器通過激光測距電路與信號處理電路電連接，所述的激光回波探頭通過所述的激光測距電路與所述的信號處理電路連接，可見光激光器出射光束靠近并平行于紫外鏡頭的光軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于所述的激光器基座上設(shè)置有第一圓孔和第二圓孔，可見光激光器安裝在第一圓孔內(nèi)，激光回波探頭安裝在第二圓孔內(nèi)，激光器基 座內(nèi)與第一圓孔垂直的方向上還鉆有兩個小螺紋孔，這兩個小螺紋孔的軸線處在同一水平線上，兩個小螺紋孔的軸線與第一圓孔的軸線正交，可用兩個螺釘對向穿過兩個小螺紋孔將可見光激光器壓緊，激光器基座通過螺紋孔與紫外鏡頭的鏡筒外螺紋配合安裝固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于紫外鏡頭包括鏡筒、凸透鏡和光闌，鏡筒的內(nèi)徑為10mm-40mm，鏡筒的長度為內(nèi)徑的5-10倍，紫外探測器安裝在鏡筒后面，凸透鏡裝在鏡筒的中后端，光闌裝在鏡筒后端且位于紫外探測器與凸透鏡之間，鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色，鏡筒由鋁或塑料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于紫外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，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以內(nèi)，鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色，鏡筒由鋁或塑料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于信號處理電路由紫外光強信號采集電路和數(shù)據(jù)分析電路構(gòu)成，所述的數(shù)據(jù)顯示器為液晶顯示屏或由數(shù)碼顯示管構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于可見光激光器的工作波長范圍在630-700nm或500_570nm范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于激光回波探頭由可見光鏡頭、與可見光激光器波長相匹配的窄帶濾光片和可見光探測器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于激光測距電路為相位式激光測距電路，所述的相位式激光測距電路將距離信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到信號處理電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定位測距電暈紫外探測儀，其特征在于還包括外殼，所述的紫外探測器、信號處理電路和數(shù)據(jù)顯示器設(shè)置在所述的外殼內(nèi)，所述的激光觀察鏡固定在外殼的上方，激光觀察鏡由可見激光器的可見光工作波長相匹配的窄帶帶通濾光片加目鏡 構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了可定位測距電暈紫外探測儀，包括紫外鏡頭、紫外探測器、信號處理電路、數(shù)據(jù)顯示器和激光觀察鏡，紫外鏡頭和紫外探測器共一個光軸，紫外鏡頭上套裝有激光器基座，激光器基座上安裝可見光激光器和激光回波探頭，激光回波探頭位于可見光激光器的正上方，激光回波探頭靠近可見光激光器，可見光激光器通過激光測距電路與信號處理電路電連接，激光回波探頭通過激光測距電路與信號處理電路連接，可見光激光器出射光束靠近并平行于紫外鏡頭的光軸。其優(yōu)點是可以快速找到絕緣子大致哪個部位發(fā)生了放電，或者哪個絕緣子發(fā)生了放電，達到了對絕緣子的放電位置進行定位的目的；而且還可以獲取測試距離參數(shù)，并結(jié)合測試距離給出紫外輻射強度。
文檔編號G01R31/12GK103149509SQ201310045410
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