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特高壓電暈放電早期診斷的激光共振拉曼方法與流程

文檔序號(hào):12010017閱讀:來源:國知局
特高壓電暈放電早期診斷的激光共振拉曼方法與流程

技術(shù)特征:
1.一種特高壓電暈放電早期診斷系統(tǒng),包括旋轉(zhuǎn)升降調(diào)節(jié)支架,其特征在于,還包括遠(yuǎn)程激光共振拉曼測(cè)試系統(tǒng);所述遠(yuǎn)程激光共振拉曼測(cè)試系統(tǒng)包括主控制分析子系統(tǒng)、可見光成像子系統(tǒng)、紫外光源子系統(tǒng)、卡式望遠(yuǎn)鏡和紫外光譜儀;所述可見光成像子系統(tǒng),包含面陣CCD、驅(qū)動(dòng)及成像輸出電路及顯示屏;所述紫外光源子系統(tǒng),包含高重頻超短脈沖激光器、倍頻晶體組件、PCF耦合器、PCF、紫外窄帶濾光片及擴(kuò)束鏡;所述高重頻超短脈沖激光器,發(fā)出的脈沖激光經(jīng)過倍頻晶體組件,經(jīng)過PCF耦合器進(jìn)入PCF,得到紫外超連續(xù)譜脈沖激光輸出,再經(jīng)紫外窄帶濾光片,得到波長(zhǎng)為λ1的紫外脈沖激光,再經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束,再穿過卡式望遠(yuǎn)鏡,形成遠(yuǎn)程激光共振拉曼測(cè)試系統(tǒng)主光軸;所述卡式望遠(yuǎn)鏡的核心組件是主鏡、次鏡和次鏡電動(dòng)伺服機(jī)構(gòu);所述特高壓電暈放電早期診斷系統(tǒng)的激光共振拉曼診斷方法包括以下步驟:(1)粗調(diào)操作旋轉(zhuǎn)升降調(diào)節(jié)支架進(jìn)行遠(yuǎn)程激光共振拉曼測(cè)試系統(tǒng)的升降調(diào)節(jié)及旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié),改變主光軸的方向,使其目測(cè)初步對(duì)準(zhǔn)電暈放電監(jiān)測(cè)區(qū)域;主控制分析子系統(tǒng)發(fā)出指令,啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)及成像輸出電路,使面陣CCD開始工作;可見光成像子系統(tǒng)通過卡式望遠(yuǎn)鏡對(duì)其視場(chǎng)范圍內(nèi)的物體進(jìn)行遠(yuǎn)距離可見光譜段數(shù)字成像,視場(chǎng)范圍內(nèi)的物體發(fā)出的可見譜段光線依次經(jīng)過主鏡、次鏡、分束鏡、紫外可見分束鏡反射,成像于面陣CCD;面陣CCD輸出的數(shù)字圖像,一路被主控制分析子系統(tǒng)接收,另一路同時(shí)輸出在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示;(2)細(xì)調(diào)及自動(dòng)對(duì)焦觀察顯示屏上的實(shí)時(shí)圖像,同時(shí)微調(diào)旋轉(zhuǎn)升降調(diào)節(jié)支架,改變主光軸的方向,使電暈放電監(jiān)測(cè)區(qū)域準(zhǔn)確顯示在顯示屏上,即使電暈放電監(jiān)測(cè)區(qū)域準(zhǔn)確成像到面陣CCD上;此時(shí),主控制分析子系統(tǒng)接收面陣CCD輸出的數(shù)字圖像,對(duì)其實(shí)時(shí)進(jìn)行快速傅立葉變換,隨后進(jìn)行實(shí)時(shí)頻域分析;同時(shí),主控制分析子系統(tǒng)發(fā)出控制指令,啟動(dòng)次鏡電動(dòng)飼服機(jī)構(gòu),帶動(dòng)次鏡沿主光軸前后移動(dòng);在移動(dòng)的過程中,對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)頻域分析同步進(jìn)行,當(dāng)頻域中的高頻分量占總頻域分布的比例最高時(shí),即面陣CCD輸出的數(shù)字圖像細(xì)節(jié)最豐富時(shí),則處在合焦?fàn)顟B(tài),即遠(yuǎn)距離處的電暈放電監(jiān)測(cè)區(qū)域通過卡式望遠(yuǎn)鏡成像的合焦平面與面陣CCD完全重合;此時(shí),主控制分析子系統(tǒng)發(fā)出控制指令,停止次鏡電動(dòng)飼服機(jī)構(gòu)的工作;(3)紫外脈沖激光遠(yuǎn)程聚焦主控制分析子系統(tǒng)發(fā)出指令,啟動(dòng)高重頻超短脈沖激光器,發(fā)出的脈沖激光經(jīng)過倍頻晶體組件,經(jīng)過PCF耦合器進(jìn)入PCF,得到紫外超連續(xù)譜脈沖激光輸出,再經(jīng)紫外窄帶濾光片,得到波長(zhǎng)為λ1的紫外脈沖激光,再經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束,從卡式望遠(yuǎn)鏡的主鏡的中心孔穿進(jìn);再經(jīng)次鏡及主鏡的鍍銀反射面反射后,聚焦于遠(yuǎn)距離的激光聚焦點(diǎn);激光聚焦點(diǎn)為電暈放電監(jiān)測(cè)區(qū)域與主光軸的交點(diǎn);(4)激光共振拉曼分析通過對(duì)λ2、λ3、λ4三個(gè)波長(zhǎng)的拉曼光譜強(qiáng)度分析,可判斷激光聚焦點(diǎn)處是否有臭氧分子、一氧化氮分子、二氧化氮分子,及它們的濃度大?。黄渲?,λ2為臭氧分子對(duì)應(yīng)的斯托克斯拉曼散射波長(zhǎng)、λ3為二氧化氮分子對(duì)應(yīng)的斯托克斯拉曼散射波長(zhǎng)、λ4是一氧化氮分子對(duì)應(yīng)的斯托克斯拉曼散射波長(zhǎng);波長(zhǎng)為λ1的紫外脈沖激光在激光聚焦點(diǎn)處激發(fā)的斯托克斯拉曼散射信號(hào)依次經(jīng)主鏡、次鏡、分束鏡反射后至紫外可見分束鏡,只有紫外譜段的斯托克斯拉曼散射信號(hào)能透過紫外可見分束鏡;經(jīng)圓孔耦合器耦合進(jìn)光纖的紫外譜段斯托克斯拉曼散射信號(hào)進(jìn)入紫外光譜儀進(jìn)行紫外分光、光電轉(zhuǎn)換,紫外光譜儀的輸出光譜信號(hào)被主控制分析子系統(tǒng)接收,進(jìn)行紫外拉曼光譜分析;波長(zhǎng)λ1為激發(fā)臭氧產(chǎn)生共振激光拉曼效應(yīng)所需的激光波長(zhǎng),在此波長(zhǎng)脈沖激光的激發(fā)下,臭氧分子對(duì)應(yīng)的斯托克斯拉曼散射波長(zhǎng)λ2處的信號(hào)將增大104到106倍,可對(duì)臭氧分子極微量濃度的變化進(jìn)行檢測(cè);對(duì)一氧化氮分子和二氧化氮分子,波長(zhǎng)λ1的脈沖激光只能激發(fā)出常規(guī)受激拉曼散射信號(hào),其檢測(cè)靈敏度相對(duì)低一些,對(duì)一氧化氮分子和二氧化氮分子的檢測(cè)起輔助作用;(5)電暈放電早期診斷判定標(biāo)準(zhǔn)如下:當(dāng)激光聚焦點(diǎn)處無早期電暈放電時(shí),該處的氣體分子組成為大氣分子組成;臭氧分子、一氧化氮分子、二氧化氮分子對(duì)應(yīng)的λ2、λ3、λ4三個(gè)波長(zhǎng)的拉曼譜線強(qiáng)度相對(duì)非常??;當(dāng)激光聚焦點(diǎn)處存在早期電暈放電時(shí),該處產(chǎn)生極微量的臭氧分子、一氧化氮分子、二氧化氮分子,和大氣組成相比,激光聚焦點(diǎn)處臭氧分子、一氧化氮分子、二氧化氮分子有一個(gè)極微小的濃度增加;由于共振拉曼效應(yīng),λ2處的拉曼譜線強(qiáng)度將有一個(gè)巨大的增加,而λ3、λ4處的拉曼譜線強(qiáng)度將有一個(gè)微小的增加;據(jù)此判定標(biāo)準(zhǔn),可判斷激光聚焦點(diǎn)處是否存在早期電暈放電。
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