一种三光路紫外放电检测仪的制作方法

1.本发明涉及放电紫外检测技术领域，尤其涉及一种三光路紫外放电检测仪。


背景技术：

2.架空输电线路杆塔的绝缘子长期处于高电压、强场强运行条件下，同时承受户外风雨侵袭，不可避免会使得绝缘性能发生劣化。随着时间的日积月累，当劣化达到到一定程度时，电气设备就会发生放电现象。若不能及时发现电气设备放电现象，对故障设备进行修复或更换，任由放电持续发展，最终可能使得设备发生击穿、闪络等，使得故障的严重程影响范围大大增加。因此开发出能够针对电气设备的绝缘性能尤其是外绝缘性能进行检测的设备，有助于对电气设备状态有效评估，有助于确保电气设备安全运行，进而提高电力系统的安全稳定性。
3.由于电气设备在放电时将辐射紫外线，这样便可以利用放电产生的紫外信号强度来评估高压设备及输电线路的的绝缘状况，及时发现问题。目前，基于紫外光学检测技术实现的紫外成像仪因其非接触、灵敏度高、误报率低以及抗干扰能力强得到了一定应用。但是紫外成像仪因其成本较高、体积大不便于携带的特点在电网中的应用普及率较低，不适合基层推广应用。为了实现紫外光学检测设备的小型化和低成本，专利号为201320527769.x 的中国专利中公开了一种电力设备手持检测仪，主要包括手持外壳、调焦镜头、紫外光接收传感器、电源按钮、信号采集处理电路板、显示液晶和锂电池；其中调焦镜头包括变焦镜筒、支撑镜筒、球面镜片；枪状手持外壳的枪管内从前往后依次装有球面镜片、镜筒、支撑镜筒，以及依次电连接的紫外光接收传感器、信号采集处理电路板和显示液晶，给信号采集处理电路板和显示液晶供电的锂电池和电源按钮控制开关设在手柄内。上述电力设备手持检测仪解决了紫外成像仪体积大、成本高的缺陷，便于在巡检过程中随身携带，能够检测出目标的放电强度。但是这种方案不适用于高压输电线路放电检测原因在于缺少视场范围定位，造成以下问题：1、不能判断是哪一串绝缘子在放电；2、不能快速判断整个杆塔绝缘子放电整体状况。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种不但可以检测出整个杆塔绝缘子的放电强度，也能检测出杆塔局部目标如某串绝缘子放电强度，并且实现放电位置的可视化的三光路手持放电检测仪。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种三光路紫外放电检测仪，包括外壳，所述外壳内设置有紫外镜头、可见光成像模组、紫外单元探测器和主控电路，所述外壳上设有液晶显示屏，
6.所述紫外镜头包括第一紫外镜头和第二紫外镜头，所述第一紫外镜头用于获取第一视场角内放电产生的第一紫外光信号，所述第二紫外镜头用于获取第二视场角内放电产生的第二紫外光信号，其中，所述第一视场角大于所述第二视场角；
7.所述可见光成像模组用于获取第三视场角内背景目标产生的可见光并生成可见光图像信号，其中，所述第三视场角大于或等于所述第一视场角；
8.所述紫外单元探测器包括第一紫外探测器和第二紫外探测器，所述第一紫外探测器与所述第一紫外镜头连接，所述第二紫外探测器与所述第二紫外镜头连接；
9.所述主控电路的第一输入端与所述可见光成像模组连接，且，所述可见光成像模组将所述可见光图像信号发送给所述主控电路；所述主控电路的第二输入端与所述第一紫外探测器连接，且，所述主控电路用于处理所述第一紫外光信号并将其叠加至所述可见光图像信号上；所述主控电路的第三输入端与所述第二紫外探测器连接，且，所述主控电路用于处理所述第二紫外光信号并将其叠加至所述可见光图像信号上；所述主控电路的输出端与所述液晶显示屏连接。
10.作为优选方案之一，所述第一紫外镜头、第二紫外镜头以及可见光成像模组三者光轴互相平行，且相互之间的距离均小于200mm。
11.作为优选方案之一，所述主控电路包括图像输入模块、第一紫外数据采集模块、第二紫外数据采集模块、图像处理模块和图像输出模块，所述图像输入模块与所述可见光成像模组连接，所述第一紫外数据采集模块与所述第一紫外探测器连接；所述第二紫外数据采集模块与所述第二紫外探测器连接，所述图像输入模块、第一紫外数据采集模块以及第二紫外数据采集模块分别与所述图像处理模块连接，所述图像处理模块与所述图像输出模块连接，所述图像输出模块与所述液晶显示屏连接。
12.作为优选方案之一，所述第一紫外镜头可透过280nm以下的紫外光，所述第一紫外探测器只对280nm以下的紫外光有响应，且，所述第一紫外镜头将远处的第一紫外光信号汇聚于所述的第一紫外探测器上。
13.作为优选方案之一，所述第二紫外镜头可透过280nm以下的紫外光，所述第二紫外探测器只对280nm以下的紫外光有响应，且，所述第二紫外镜头将远处的第二紫外光信号汇聚于所述的第二紫外探测器上。
14.作为优选方案之一，所述第一紫外探测器检测到的大视场紫外光子数与所述第二紫外探测器检测到的小视场紫外光子数同时显示在所述液晶显示屏屏幕的不同区域。
15.作为优选方案之一，所述液晶显示屏的全屏用于显示所述第一紫外探测器检测到的大视场覆盖的范围。
16.作为优选方案之一，所述主控电路结合编程实现在所述可见光图像信号中叠加画框，所述画框与所述第二紫外镜头的视场边缘重合，且，所述画框用于显示所述第二紫外探测器检测到的小视场覆盖的范围。
17.作为优选方案之一，所述第一紫外镜头的视场中心点、所述第二紫外镜头的视场中心点以及所述可见光成像模组的视场中心点三者重合。
18.作为优选方案之一，所述可见光成像模组包括可见光镜头和可见光成像器件，所述可见光镜头用于获取放电的背景目标产生的可见光，并在所述可见光成像器件上生成可见光图像信号。
19.综上所述，与现有技术相比，本发明三光路手持放电检测仪的有益效果在于：
20.1、本发明的放电检测仪通过把可见光成像模组获取的可见光图像信号作为液晶显示屏显示的背景图像，并将放电产生的紫外光通过第一紫外镜头的大视场角汇聚于第一
紫外探测器，第一紫外探测器检测到的大视场紫外光子数在背景图像上叠加予以显示，实现了整个杆塔放电位置的可视化，从而达到对整个杆塔放电强度数据检测的目的；
21.2、本发明的放电检测仪通过在可见光成像模组获取的可见光图像信号上叠加画框，将重点观测的局部位置放电产生的紫外光通过第二紫外镜头的小视场角汇聚于第二紫外探测器，使得第二紫外探测器检测到的小视场紫外光子数在画框上予以显示，实现了局部放电位置的可视化，从而达到对杆塔局部某串绝缘子进行放电检测的目的；
22.3、本发明的放电检测仪通过将第一紫外探测器检测到的大视场紫外光子数与第二紫外探测器检测到的小视场紫外光子数同时显示在液晶显示屏屏幕的不同区域，也即，大视场紫外光子数在液晶显示屏的全屏上予以显示，小视场紫外光子数在画框上予以显示，故而实现了大小紫外视场光子数与可见光视频的叠加处理和显示。
23.为使本发明构思和其他发明目的、优点、特征及作用能更清楚易懂，将在下文具体实施方式中特举较佳实施例，并配合附图，作出详细展开说明。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明的三光路紫外放电检测仪的结构示意图；
26.图2为本发明的三光路紫外放电检测仪主控电路的功能模块结构示意图；
27.图3为本发明的三光路紫外放电检测仪的紫外视场角检测效果图；
28.图4为本发明的三光路紫外放电检测仪的可见光视场角检测效果图；
29.图5为本发明的三光路紫外放电检测仪的液晶显示效果图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请一并参阅图1至图5，本实施例提供一种三光路紫外放电检测仪，包括仪器的外壳1，外壳1内设置有紫外镜头、用于生成可见光图像信号的可见光成像模组4、紫外单元探测器和主控电路7，外壳1上设有液晶显示屏8，紫外镜头包括第一紫外镜头2和第二紫外镜头3，第一紫外镜头2和第二紫外镜头3用于获取放电产生的紫外光，紫外单元探测器包括第一紫外探测器5与第二紫外探测器6，第一紫外镜头2、第二紫外镜头3和可见光成像模组4三者光轴相互平行，第一紫外单元探测器5位于第一紫外镜头2后侧，且，第一紫外探测器5与第一紫外镜头2连接，第二紫外探测器6位于第二紫外镜头3的后侧，且，第二紫外探测器6与第二紫外镜头3连接，可见光成像模组4获取背景目标产生的可见光并生成可见光图像信号。
32.本发明实施例的放电检测仪通过把可见光成像模组4获取的可见光图像信号作为
液晶显示屏8显示的背景图像，并将放电产生的紫外光通过第一紫外镜头2的大视场角汇聚于第一紫外探测器5，第一紫外探测器5检测到的大视场紫外光子数在背景图像上叠加予以显示，实现了整个杆塔14放电位置的可视化，从而达到对整个杆塔14放电强度数据检测的目的；通过在可见光成像模组4获取的可见光图像信号上叠加画框a，将重点观测的局部位置放电产生的紫外光通过第二紫外镜头3的小视场角汇聚于第二紫外探测器6，使得第二紫外探测器6检测到的小视场对准的绝缘子在画框a上予以显示，小视场捕捉到的紫外光子数也在液晶显示屏上显示，实现了局部放电位置的可视化，从而达到对杆塔14局部某串绝缘子15进行放电检测的目的；也就是说，通过将第一紫外探测器5检测到的大视场紫外光子数与第二紫外探测器6检测到的小视场紫外光子数同时显示在液晶显示屏8屏幕的不同区域，故而实现了大小紫外视场光子数与可见光视频的叠加处理和显示。
33.本实施例中，主控电路7包括图像输入模块72、图像处理模块73、图像输出模块74和第一紫外数据采集模块71和第二紫外数据采集模块75，第一紫外数据采集模块71作为主控电路7的第二输入端，且与第一紫外探测器5相连；第二紫外数据采集模块75作为主控电路7的第三输入端，且与第二紫外探测器6相连，图像输入模块72、第一紫外数据采集模块71和第二紫外数据采集模块75分别与图像处理模块73连接，图像处理模块73与图像输出模块74连接，图像输入模块72作为主控电路7的第一输入端，且与可见光成像模组4连接，图像输出模块74与液晶显示屏8连接。
34.本实施例中，第一紫外镜头2、第二紫外镜头3和可见光成像模组4三者光轴11、13、12互相平行且互相靠近，相互之间的距离小于200mm。因为三者光轴互相平行且靠近，当对远处目标进行检测时，可近似认为三者视场中心点是重合的，进而实现大小紫外视场的中央与可见光视频中央的位置配准。
35.本实施例中，第一紫外镜头2和第二紫外镜头3均可透过280nm以下的紫外光，第一单元探测器5与第二单元探测器6只对280nm以下的紫外光有响应，并且第一紫外镜头2将远处的紫外信号汇聚于第一紫外探测器5上，第二紫外镜头3将远处的紫外信号汇聚于第二单元探测器6上，进而探测并获取紫外强度信号，且，由第一紫外数据采集模块71将第一紫外探测器5采集的紫外信号、第二紫外数据采集模块75将第二单元探测器6采集的紫外信号分别输入到图像处理模块73。
36.本实施例中，可见光成像模组4包括可见光镜头10和可见光成像器件9，可见光镜头10获取放电的背景目标产生的可见光然后在可见光成像器件9上生成可见光图像信号，将可见光镜头10的第三视场角记为α，第一紫外镜头2的第一视场角记β1，第二紫外镜头3的第二视场角记β2，其中α≥β1，β1＞β2。
37.本实施例中，主控电路7结合编程实现可见光图像信号中叠加画框a，画框a与第二紫外镜头3的视场边缘重合，用于表示紫外小视场区域；第一紫外镜头2、第二紫外镜头3的视场中心点与可见光成像模组4的视场中心点三者基本重合，都表现为液晶显示屏的中心像素点；第一紫外镜头2的视场边缘与可见光成像模组4的视场边缘相当。图像处理模块73将检测图像通过图像输出模块74输出至液晶显示屏8，液晶显示屏8将检测图像进行显示。
38.本实施例中，当对整个杆塔14放电进行检测时，第一紫外镜头2获取整个杆塔14放电产生的紫外光并将该紫外光聚集在第一紫外单元探测器5上，第一紫外采集模块71对第一紫外探测器5进行信号数据采集，然后输出到图像处理模块73；第二紫外镜头3获取杆塔
14局部位置，如某串绝缘子15放电产生的紫外光并将该紫外光聚集在第二紫外单元探测器6上，第二紫外采集模块75对第二紫外探测器6进行信号数据采集，然后输出到图像处理模块73。放电的背景目标产生的可见光被可见光成像模组4获取并生成可见光图像信号发送给图像输入模块72，图像输入模块72将可见光图像信号发送给图像处理模块73，图像处理模块73将紫外数据采集模块71、75输出的数字信号叠加至可见光图像信号上。
39.本实施例中，第一紫外镜头2视场角较大，如果测得整个杆塔14放电强度测试数据过大，则表示整个杆塔14放电严重，此时通过第二紫外镜头3对杆塔14小视场局部放电搜索，将重点观测的局部位置，如某串绝缘子15挪入画框a，这样第二紫外探测器3检测到的小视场紫外光子数与第一紫外探测器2检测到的大视场紫外光子数同时显示在液晶显示屏上，小视场对应画框a测得的紫外光子数，液晶全屏对应大视场紫外探测光子数，故而实现了大小紫外视场光子数与可见光视频的叠加处理和显示。
40.在本实施例中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接,也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.还需要说明的是，为了更清楚的描述，作出如下说明：文中术语“纵向”、“横向”、“正上方”、“正下方”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于为了清楚区分或简化描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量。
43.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。