专利名称：一种电路放电检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于探测电子电路放电现象的检测系统，用于探测各类 电子系统肉眼不可见的放电火花，以避免电路放电对电子设备的干扰和损害。 同样的系统相应改变光学系统参数，还可以利用特种飞行物羽烟的紫外辐射在 大气辐射背景中发现飞行物并对其进行识别。
背景技术：
电子电路的放电现象是一种普遍存在的物理现象，与之伴随的电磁干扰是 在电子设备设计与生产中力图避免的重要技术缺陷。随着微电子电路集成度的 日益提高，周边电路轻微的放电现象足以产生影响电路性能的电磁干扰，而轻 微放电所产生的放电火花则微弱得无法用肉眼直接观察检验。对于放电引起的 放电火花的检测有一种做法是利用紫外像增强器进行观察探测，但由于紫外成 像系统无法对被观测景物与放电火花同时成清晰像而限制了可以使用的领域， 目前仅用在高压输变电系统绝缘性能的检测等少数场合。对于各种配电箱、仪 器仪表电路等复杂密集的电路系统，需要准确判断被测电路系统的放电部位与 放电器件的应用场合，目前尚无行之有效的技术手段。
此外、采用紫外微光成像技术，通过地球大气窗口中的所谓"日盲区"，利 用特种飞行物羽烟中的紫外辐射，可以在大气辐射背景中探测、发现和跟踪特 种飞行物。同样，由于紫外辐射和可见辐射利用同一光学系统无法同时成清晰 像，要在通过紫外辐射发现特种飞行物的同时对其进行种类识别、姿态观察和 精确瞄准是困难的。 发明内容
本实用新型的目的在于设计一种电路放电检测装置，这种系统可以同时观 察到电子电路放电火花和被测电路实体图像的检测装置，用于各种配电箱、仪 器仪表电路等复杂密集的电路系统，可通过观测准确判断被测电路系统的放电 部位与放电器件。
按照本实用新型提供的技术方案，所述电路放电检测装置包括紫外辐射成 像系统、可见光成像系统和图像融合处理系统，其特征是利用紫外辐射成像 系统和可见光成像系统同时对被测电路进行成像观测；紫外辐射成像系统捕获 放电火花所发出的紫外辐射，产生并输出放电火花图像；可见光成像系统捕获 并输出被测电路的实体图像；通过图像融合处理系统对检测到的放电火花图像 与被测电路的实体图像进行捕获与处理，并以图像融合的方式将检测到的放电 火花图像和被测电路实体图像整合在一起，形成标识出放电火花图像及其位置 的被测电路图像。
所述紫外辐射成像系统包括紫外物镜、位于紫外物镜后面的紫外像增强器 及图像采集系统；紫外物镜捕获放电火花所发出的紫外辐射，经紫外像增强器增强后，由图像采集系统产生并输出放电火花图像。所述可见光成像系统包括 物镜和位于物镜后面的可见光摄像系统；所述物镜捕获被测电路的图像，经可 见光摄像系统产生并输出被测电路的实体图像。
所述物镜可以是独立的摄像物镜，也可以是紫外物镜，当采用紫外物镜时，
在所述紫外物镜的后面与所述可见光摄像系统之间设置一个分光镜；利用分光 镜将除紫外波段以外的光谱辐射成像光束反射至可见光摄像系统。在可见光摄 像系统上设置可见像增强器。
在所述电路放电检测装置中，还包括一组热成像系统，所述热成像系统位 于图像融合处理系统的前面，热成像系统获取的被测电路热辐射强度分布图与 紫外成像系统获取的放电火花图像、可见光成像系统获取的被测电路的实体图 像一同输入到图像融合处理系统，由图像融合处理系统对上述放电火花图像、 被测电路的实体图像及被测电路热辐射强度分布图的数据进行处理与融合计 算，获得包含了标识出放电火花图像及其位置与被测电路温度分布梯度的被测 电路图像。
所述紫外辐射成像系统包括紫外物镜、位于紫外物镜后面的紫外像增强器 及图像采集系统；紫外物镜捕获放电火花所发出的紫外辐射，经紫外像增强器 增强后，由图像采集系统产生并输出放电火花图像；所述可见光成像系统包括 所述紫外物镜和位于所述紫外物镜后面的可见光摄像系统；在所述紫外物镜的 后面与所述可见光摄像系统之间设置一个分光镜；利用分光镜将除紫外波段以 外的光谱辐射成像光束反射至可见光摄像系统；所述紫外物镜捕获被测电路的 图像，经可见光摄像系统产生并输出被测电路的实体图像。
本实用新型的特点如下
1:本检测系统利用紫外像增强器放大微弱紫外辐射图像信号的性能，对放 电火花所发出的紫外光谱进行捕获、放大与成像，可以探知并观察电子电路放 电所发出的微弱放电火花，从而可以对可能引起电磁干扰的设计或生产缺陷进 行检测与评估。
2:本检测系统将监测到的放电火花图像和被测电路实体图像通过图像融合
技术整合在一起，不仅可以检测被测电路是否存在放电现象，而且可以显示电 路中发生放电现象的部位或器件，从而可以更加清晰有效地分析放电现象产生 的原因以利于采取针对性的措施。
3:本检测系统可以通过在可见光成像系统中加装像增强器的方式实现在黑
暗环境下的放电检测，利用像增强器放大微弱图像信号的性能显示黑暗环境下 被测电路的实体图像，而放电火花作为自发光辐射源在黑暗的环境下将更容易 检出。这样既可以在密闭空间或野外无照明条件等复杂环境下有效实施检测， 也可以利用在黑暗环境下背景噪声减弱的有利条件进行检测，以提高放电火花 的检测灵敏度。
4:本检测系统增加一路热成像检测系统后，即可在探测和分析被测电路放 电现象的同时，对电路的发热状况进行检测与分析。
5:若将本检测系统光学参数作适当调整，即可利用特种飞行物羽烟中的紫
4外辐射，在大气辐射背景中对特种飞行物进行探测、发现和跟踪，并同时对特
种飞行物进行外观识别、飞行姿态观测或精确瞄准。
图1是本实用新型原理框图。
图2是本实用新型的变型方案。 图3是本实用新型的另一种变型方案。 图4是追加热成像系统的方案。
具体实施方式
本检测系统由紫外辐射成像系统、可见光成像系统和图像融合处理系统三 部分组成。检测系统通过紫外辐射成像系统和可见光成像系统同时对被测电路 进行成像观测，并通过图像融合处理系统对观测到的紫外辐射图像(放电火花 图像8)与可见光图像(被测电路的实体图像5)进行捕获与处理，以图像融合 的方式将检测到的放电火花图像8和被测电路实体图像5整合在一起，由此可 以发现微弱放电引起的放电火花并标识出被测电路2产生放电火花的位置或器 件。
紫外辐射成像系统利用微弱放电火花产生的紫外辐射探测放电火花的发生 并对其进行成像观测，可见光成像系统则利用检测环境的背景照度对被测电路 实体进行可见光谱成像，图像融合处理系统通过计算机及其软件系统对上述两 种图像进行捕获、校正与融合处理，从而产生标识出放电火花的被测电路实体图像。
所述紫外辐射成像系统的作用是在全光谱辐射背景中去除紫外辐射以外的 部分，并将放电火花产生的微弱紫外辐射放大并成像。紫外辐射成像系统由紫 外摄像物镜11、紫外像增强器10及其图像采集系统9组成。紫外摄像物镜11 捕获放电火花发出的紫外辐射并将其成像到紫外像增强器10的靶面上，紫外像 增强器10将滤除了非紫外背景辐射的微弱的紫外图像信号放大并耦合到后续的 图像采集系统9，从而可在较强的背景光谱中探测出微弱的放电火花紫外光谱并 对其成像输出。
所述可见光成像系统由通常的摄像物镜3与摄像系统4组成，用于观察并 捕获被测电路的实体图像5。作为一种变型方案，可见光成像系统可以与紫外辐 射成像系统共用同一摄像物镜11，并通过分光镜12将紫外光谱与其它光谱分离， 分别送到紫外像增强器10与可见光图像摄像系统以获得相应的紫外与可见图 像。另一种变型方案是在可见光成像系统中使用像增强器13，其好处是可以在 黑暗的环境中进行放电检测， 一方面提高了系统的使用环境适应性，另一方面 在黑暗的环境中也比较容易检出更加微弱的放电火花。
所述图像融合处理系统6包括计算机以及图像融合处理软件，通过该软件 可以对紫外辐射成像系统与可见光成像系统所采集的图像进行实时捕获，并对 捕获的两幅图像进行准确定位、倍率校正、亮度适配和图像融合等运算和处理， 从而获得可以同时观察到放电火花与电路实体的被测电路图像资料。
若在检测系统中再增加一组热成像系统，并将热像图像信息与紫外图像信息、可见图像信息一起传输到图像融合处理系统，则成为又一变型方案，利用该方案可以在探测和分析被测电路放电火花的同时对电路的发热及其分布状况进行检测和分析。
若将本检测系统用于特种飞行物的探测与识别，不需对上述各种方案进行原理性的变更，只需更改具体的技术参数。将紫外辐射与可见光摄像物镜的光学参数作适当调整，使之成为望远系统。并对紫外成像系统中的滤光系统的光谱参数做出相应改变，使滤光系统的带通与大气窗口中紫外"日盲区"的波段相吻合即可。
如图l所示被测电路2上由于放电产生人眼不可见的微弱放电火花1，由紫外物镜11、紫外像增强器10及其图像采集系统9构成的紫外辐射成像系统捕获放电火花l所发出的紫外辐射，产生并输出放电火花图像8。与此同时，由摄
像物镜3和可见光摄像系统4构成的可见光成像系统捕获并输出被测电路的实体图像5。图像融合处理系统6接收上述两幅图像信息并进行图像数据的处理与融合计算，最终形成标识出放电火花图像及其位置的被测电路图像7。通过解读放电火花出现的时机、位置或产生放电火花的器件，可以对有效的分析放电原因并为制定技术措施提供客观的依据。
一个变形方案与以上方案相似，如图2所示被测电路2上由于放电产生人眼不可见的微弱放电火花l，由紫外物镜ll、紫外像增强器IO及其图像采集系统9构成的紫外辐射成像系统捕获放电火花所发出的紫外辐射并输出放电火
花图像8。所不同的是可见光图像的摄像物镜与紫外物镜11公用，利用分光
镜12将除紫外波段以外的光谱辐射成像光束反射至可见光摄像系统4，从而使紫外物镜ll、分光镜12和可见光摄像系统4构成可见光成像系统，用来捕获并输出被测电路的实体图像5。图像融合处理系统6接收上述两幅图像信息并进行图像数据的处理与融合计算，最终形成标识出放电火花图像及其位置的被测电路图像7。
另一个变型方案如图3所示被测电路2上由于放电产生人眼不可见的微弱放电火花l，由紫外物镜ll、紫外像增强器10及其图像采集系统9构成的紫外辐射成像系统捕获放电火花所发出的紫外辐射并输出放电火花图像8。所不同的是在可见光成像系统中加入了可见像增强器13，因此系统可以在黑暗的环境中获取被测电路的实体图像。由摄像物镜3和包含可见像增强器13的可见光摄像系统4构成的可见光成像系统，利用可见像增强器13对图像信号的放大功能捕获并输出黑暗环境中被测电路的实体图像5。图像融合处理系统6接收上述两幅图像信息并进行图像数据的处理与融合计算，最终形成标识出放电火花图像及其位置的被测电路图像7。
另一个变型方案如图4所示在上述方案中增加一路热成像检测系统，即可在探测和分析被测电路放电现象的同时，对被测电路不同部位的发热状况进行检测与分析。
具体实施方案为无论以上述各方案中那一种为基础，均可通过在其中增
加一组热成像系统15，使之与原来系统中的紫外辐射成像系统、可见光成像系统一起形成对三个不同辐射波段的成像观测平台，以获取相应辐射谱段的图像资料。由热成像系统15获取的被测电路热辐射强度分布图16与紫外成像系统获取的紫外辐射放电火花图像、可见光成像系统获取的被测电路实体图像一同
输入到图像融合处理系统6。由图像融合处理系统6对上述三幅图像数据进行数据处理与融合计算，从而获得包含了标识出放电火花图像及其位置与被测电路温度分布梯度等多重信息的被测电路图像17。
本系统提供的检测方法可以大范围、远距离的对各类电子电路系统进行放电火花检测，在确定是否存在放电现象的同时，可以准确的确定产生放电现象的部位甚至是器件。通过放电火花的紫外辐射来实施检测，可以不受周边电磁环境的影响，也基本上不受检测环境的照明状况的千扰。必要时可以通过热成像系统同时对被测电路的发热状况进行检测和分析，适当调整设计参数即可将本系统用于对特种飞行物的发现、识别与跟踪和瞄准。
权利要求1、一种电路放电检测装置，包括紫外辐射成像系统、可见光成像系统和图像融合处理系统(6)，其特征是所述紫外辐射成像系统包括紫外物镜(11)、位于紫外物镜(11)后面的紫外像增强器(10)及图像采集系统(9)；紫外物镜(11)捕获放电火花(1)所发出的紫外辐射，经紫外像增强器(10)增强后，由图像采集系统(9)产生并输出放电火花图像(8)；所述可见光成像系统包括物镜，位于物镜后面的可见光摄像系统(4)；所述物镜捕获被测电路(2)的图像，经可见光摄像系统(4)产生并输出被测电路的实体图像(5)；所述图像融合处理系统(6)位于图像采集系统(9)与物镜的后面，通过图像融合处理系统(6)对检测到的放电火花图像(8)与被测电路的实体图像(5)进行捕获与处理，形成标识出放电火花图像(8)及其位置的被测电路图像(7)。
2、 如权利要求l所述的电路放电检测装置，其特征是所述物镜为独立的 摄像物镜(3)。
3、 如权利要求l所述的电路放电检测装置，其特征是所述物镜为紫外物镜(11)，在所述紫外物镜(11)的后面与所述可见光摄像系统(4)之间设置一个分光镜(12);利用分光镜(12)将除紫外波段以外的光谱辐射成像光束反射至可见光摄像系统(4)。
4、 如权利要求l所述的电路放电检测装置，其特征是在可见光摄像系统(4)上设置可见像增强器(13)。
5、 如权利要求l所述的电路放电检测装置，其特征是在所述电路放电检测装置中，还包括一组热成像系统(15)，所述热成像系统(15)位于图像融合处理系统(6)的前面；所述热成像系统(15)获取的被测电路热辐射强度分布图(16)与紫外成像系统获取的放电火花图像(8)、可见光成像系统获取的被 测电路的实体图像(5) —同输入到图像融合处理系统(6)，由图像融合处理系 统(6)对上述放电火花图像(8)、被测电路的实体图像(5)及被测电路热辐 射强度分布图(16)的数据进行处理与融合计算，获得包含了标识出放电火花 图像(8)及其位置与被测电路温度分布梯度的被测电路图像(17)。
6、 一种电路放电检测装置，包括紫外辐射成像系统、可见光成像系统和图 像融合处理系统(6)，其特征是所述紫外辐射成像系统包括紫外物镜(11)、 位于紫外物镜(11)后面的紫外像增强器(10)及图像采集系统(9);紫外物 镜(11)捕获放电火花(1)所发出的紫外辐射，经紫外像增强器(10)增强后， 由图像采集系统(9)产生并输出放电火花图像(8);所述可见光成像系统包括所述紫外物镜(11)和位于紫外物镜(11)的后面可见光摄像系统(4);在所述紫外物镜(11)的后面与所述可见光摄像系统(4)之间设置一个分光镜(12);利用分光镜(12)将除紫外波段以外的光谱 辐射成像光束反射至可见光摄像系统(4);所述紫外物镜(11)捕获被测电路(2)的图像，经可见光摄像系统(4)产生并输出被测电路的实体图像(5)。
专利摘要一种电路放电检测装置，包括紫外辐射成像系统、可见光成像系统和图像融合处理系统，其特征是所述紫外辐射成像系统包括紫外物镜、位于紫外物镜后面的紫外像增强器及图像采集系统；紫外物镜捕获放电火花所发出的紫外辐射，经紫外像增强器增强后，由图像采集系统产生并输出放电火花图像；所述可见光成像系统包括物镜，位于物镜后面的可见光摄像系统；所述物镜捕获被测电路的图像，经可见光摄像系统产生并输出被测电路的实体图像；所述图像融合处理系统位于图像采集系统与物镜的后面，通过图像融合处理系统对检测到的放电火花图像与被测电路的实体图像进行捕获与处理，形成标识出放电火花图像及其位置的被测电路图像。
文档编号G01C11/00GK201355386SQ20082021496
公开日2009年12月2日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者徐毅刚, 李东跃 申请人:无锡市星迪仪器有限公司