EU800紫外成像儀

概述

      高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)作用下，高壓線路及裝備中絕緣性能薄弱的部分會(huì)發(fā)生局部放電，當(dāng)線路上局部電場(chǎng)強(qiáng)度大于氣體電離強(qiáng)度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電暈放電，同時(shí)輻射出光波、聲波，產(chǎn)生熱量，還有臭氧、紫外線、硝酸等，局部放電的檢測(cè)和評(píng)價(jià)已就成為電力線路絕緣狀況檢測(cè)的重要手段。

電暈放電會(huì)消損電能，據(jù)不統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因?yàn)殡姇灧烹姸麚p的電能可達(dá)到20.5億kW.H；電暈放電同時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖電磁波，對(duì)無(wú)線電和高頻通信產(chǎn)生巨大干擾；而且，電暈放電會(huì)導(dǎo)致表面發(fā)生腐蝕，加速絕緣老化，降低絕緣性能及其使用壽命，危害巨大。

目前，電暈放電檢測(cè)技術(shù)主要有目視觀察法、紅外熱成像技術(shù)、超聲探測(cè)技術(shù)和紫外成像技術(shù)等。電暈放電目標(biāo)小、強(qiáng)度弱，目視法很難觀察到；太陽(yáng)光中含有很強(qiáng)的紅外線，用紅外熱成像技術(shù)觀察誤檢率較高，且紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)電暈放電時(shí)響應(yīng)速度慢；超聲探測(cè)技術(shù)能夠定位放電源，但其靈敏度不高且很難對(duì)放電性質(zhì)和放電強(qiáng)度進(jìn)行判斷，且由于聲波在傳播途徑中衰減、畸變嚴(yán)重，所以聲測(cè)法基本不能反映放電量的大小；紫外成像技術(shù)具有不接觸、不受高頻干擾影響、靈敏度高、超前預(yù)警等特點(diǎn)，圖像直觀、工作方便、離線觀察、全天候、便于攜帶，非常適合巡檢和航拍，已成為電暈放電檢測(cè)技術(shù)和絕緣性能評(píng)價(jià)的重點(diǎn)研究方向。

表1電暈探測(cè)技術(shù)性能比較總表

工作原理

      高壓設(shè)備電離放電時(shí)，電子釋放能量，會(huì)同時(shí)輻射出光波和聲波，還有臭氧、紫外線、微量的硝酸等。日盲紫外成像技術(shù)探測(cè)電暈放電產(chǎn)生的紫外信號(hào)，經(jīng)處理后與可見(jiàn)光圖像疊加，確定電暈位置和強(qiáng)度，為評(píng)價(jià)設(shè)備運(yùn)行情況提供依據(jù)，其示意圖如圖1所示。

圖1 紫外線成儀儀結(jié)構(gòu)示意圖

    紫外線波長(zhǎng)范圍是100nm～400nm，太陽(yáng)光中雖含紫外線，但由于地球臭氧層吸收了部分波長(zhǎng)紫外線，輻射到地面的太陽(yáng)紫外線波長(zhǎng)大都在280nm以上，低于280nm的波長(zhǎng)區(qū)間稱為“太陽(yáng)盲區(qū)”?？諝庵械牡?dú)怆婋x時(shí)產(chǎn)生紫外線光譜波長(zhǎng)大部分在280nm～400nm的區(qū)域內(nèi)，很小一部分波長(zhǎng)小于280nm。因此，若能探測(cè)到太陽(yáng)盲區(qū)內(nèi)的紫外光，只可能是來(lái)自地球上的輻射。

    采用特定紫外探測(cè)組件，可利用太陽(yáng)盲區(qū)，使其工作在紫外波長(zhǎng)200nm～280nm之間，而對(duì)其他頻譜不敏感，從而去除可見(jiàn)光源的干擾。日盲紫外探測(cè)系統(tǒng)就是避開(kāi)自然光背景，不受環(huán)境輻射影響，全天時(shí)、全天候工作，為電暈放電檢測(cè)提供高效手段。此外，大氣壓下，電壓增加，電暈放電光譜紫外區(qū)輻射增加，當(dāng)氣隙變長(zhǎng)時(shí)，則紫外輻射減弱；紅外光譜則相反，外加電壓低、氣隙較長(zhǎng)時(shí)紅外光譜更強(qiáng)；可見(jiàn)光區(qū)域?qū)ν饧与妷汉蜌庀堕L(zhǎng)度較不敏感。因此，對(duì)高壓設(shè)備的氣體放電檢測(cè)，紫外光作為檢測(cè)信號(hào)也比可見(jiàn)光和紅外線更加靈敏。

產(chǎn)品特點(diǎn)

技術(shù)參數(shù)

紫外CCD成像技術(shù)

    電暈放電所產(chǎn)生的為nW級(jí)紫外光輻射信號(hào)，必須使用紫外增強(qiáng)CCD成像技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效的探測(cè)。紫外光子照射到光電陰極上,按一定的量子轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)化為光電子,在加速電場(chǎng)的作用下光電子進(jìn)入MCP 進(jìn)行倍增,然后聚焦到熒光屏激發(fā)出可見(jiàn)光,通過(guò)光錐將圖像耦合到可見(jiàn)光CCD 上,最后由電子線路讀出,完成從入射光到電子圖像的轉(zhuǎn)換，從而獲得了紫外圖像信息。

    通過(guò)和紫外圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，既保證了紫外信號(hào)質(zhì)量，又保留了背景信號(hào)信息，兩路圖像經(jīng)融合后，既能檢測(cè)電暈也能清楚地顯示放電點(diǎn)的位置

紫外光子計(jì)數(shù)技術(shù)

    紫外成像儀在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電暈放電檢測(cè)的過(guò)程中，通過(guò)選定的范圍，根據(jù)所顯示的單位時(shí)間內(nèi)紫外光子數(shù)對(duì)電暈放電強(qiáng)度進(jìn)行量化的?？梢詫?shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)目標(biāo)電暈發(fā)生時(shí)，帶電粒子電離和復(fù)合過(guò)程中所發(fā)出的紫外光子，并以此為參量表征電暈放電的強(qiáng)度。

自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)

    先任意采集一幅圖像，計(jì)算其熵值，然后使步進(jìn)電機(jī)正向前進(jìn)若干步，再次計(jì)算熵值。比較兩次的熵值大小，如后一次的值比前一次的小，則電機(jī)前進(jìn)，反之，則后退；當(dāng)電機(jī)停止后，再先后記錄兩次圖像的熵值，比較其大小，如后一次的值仍比前一次的小，電機(jī)繼續(xù)前進(jìn)，反之則繼續(xù)后退；直到測(cè)得后一次的值比前一次的大，電機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)縮小前進(jìn)的步數(shù)，即縮小調(diào)焦范圍；依次循環(huán)若干次后，判斷此時(shí)先后采集的兩幅圖像的熵值差的值是否小于 設(shè)定值。如果小于，退出自動(dòng)調(diào)焦程序，調(diào)焦完成，否則繼續(xù)循壞，進(jìn)行判定，直到判定到清晰圖像為止。

“日盲”技術(shù)

    由于臭氧層的吸收作用，接近地球表面的太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)均在290納米以上。具有截止波長(zhǎng)少于280納米的紫外線探測(cè)器統(tǒng)稱為日盲紫外探測(cè)器。項(xiàng)目產(chǎn)品可以探測(cè)到240-280nm的微弱電暈輻射，不受環(huán)境的陽(yáng)光的影響，在白天黑夜都可以進(jìn)行檢測(cè)。

 通過(guò)光子計(jì)數(shù)判斷設(shè)備狀況

     光子計(jì)數(shù)量化可實(shí)時(shí)顯示單位時(shí)間內(nèi)設(shè)備電暈發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的紫外光子，并以此為參量表征電暈放電的強(qiáng)度，在大量的電力設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)分析和搜集基礎(chǔ)上，我們根據(jù)每分鐘輻射電子數(shù)量進(jìn)行分類，將光子數(shù)的強(qiáng)度分為3個(gè)等級(jí)：高度集中、中度集中、輕度集中，通過(guò)光子計(jì)數(shù)判斷設(shè)備故障情況。

光學(xué)設(shè)計(jì)，采用雙光路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)紫外和可見(jiàn)兩套光路，通過(guò)反射鏡組共享同一視場(chǎng)。通過(guò)調(diào)整反射鏡組以及可見(jiàn)光鏡頭調(diào)焦來(lái)確保紫外成像探測(cè)與可見(jiàn)光成像探測(cè)在同一視場(chǎng)、同一光路下觀測(cè)目標(biāo)物，這種結(jié)構(gòu)還是存在固有的結(jié)構(gòu)性視差，再通過(guò)圖像倍率調(diào)整，數(shù)字位移配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)兩路成像的精確配準(zhǔn)。

尺寸圖