一种高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光增程方法及系统与流程

1.本发明涉及电力设备测量技术领域，特别涉及一种高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光增程方法，还涉及一种系统。


背景技术：

2.在电网中，高压开关的刚分速度、刚合速度如果不能满足相关要求，就有可能让高压开关出现故障，刚分速度过慢，熄弧不及时，会造成开关解体爆炸，刚分速度过快，容易造成机械故障。刚合速度过快容易造成触头损伤，刚合速度过慢，严重烧损触头，但是，现有的传感器如直线电阻测速传感器、旋转型电阻传感器、旋转型编码传感器等，很多时候无法安装到开关本体上，同时还有如下几个缺点：1.传感器与开关本体运动部位的连接固定困难，甚至无法连接；2.由于高压开关运动部位速度较快，传感器损坏相当频繁；3.传感器笨重，较小空间容易打到开关本体造成事故。
3.由于高压开关的速度快，运动范围大，普通的激光测速传感器核心器件ccd激光接收器就会面临测量范围大，精度低，测量范围小，精度高，但又不适用的问题。
4.对此，本发明拟提出一种增程方法，特别是一种高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光增程方法，能够解决测量范围与精度的矛盾。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的第一方面的目的是提供一种用于高压开关机械特性刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置的增程设计方法，改善现有技术的不足，解决激光测速传感器核心器件ccd激光接收器测量范围与精度的矛盾问题。
6.本发明的第一方面的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光增程方法，用于将半导体激光器发出激光束进行方向偏置进行量程放大，其特征在于：
8.步骤s1：在出射光路上设置一直角三棱镜i，直角三棱镜i的其中一个直角边所在的矩形平面紧贴着激光束出射口以确保激光束垂直射入三棱镜，直角三棱镜i的另一直角边所在的矩形面垂直于激光束偏移的方向摆放，且该直角三棱镜i与传感器的光路漫反射接收口保持一定距离，以免影响到漫反射光的接收；
9.步骤s2：在反射光路上设置一直角三棱镜ii，其中一个直角边所在的矩形平面与射入的激光束保持垂直关系，另一个直角边所在的矩形平面垂直于激光位移传感器的出射激光束朝下；
10.步骤s3：在光路漫反射接收通道上设置激光反射窗和ccd激光接收器，用于接收漫反射光并获得测量数据。
11.进一步，所述直角三棱镜i与传感器的光路漫反射接收口保持一定距离，以免影响到漫反射光的接收。
12.进一步，所述直角三棱镜i的尺寸为15mm
×
15mm
×
20mm。
13.进一步，还包括步骤s4，建立各个变量程位置下名义测量数据与真实表面数据之间的对应关系数据库，实现变量程测量装置的变量程测量功能，能够快速得出各个变量程状态的测量数据与激光位移传感器本身测量数据之间的映射关系。
14.进一步，所述步骤s4的具体步骤是用变量程测量装置的各个变量程测量方式对一个已知轮廓的被测体进行测量，得出每种变量程状态下的测量曲线，根据曲线关系得出各个变量程状态的测量数据与激光位移传感器本身测量数据之间的映射关系。
15.本发明的的目的之二是提供一种高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光增程系统，所述系统包括半导体激光器及镜头、漫反射激光接收装置以及增程装置，所述增程装置包括直角三棱镜i和用于反射的直角三棱镜ii,所述直角三棱镜i和用于反射的直角三棱镜ii固定在横向增程板上，所述增程板可以通过定位调节改变量程，通过漫反射激光的方式反馈给漫反射激光接收装置。
16.进一步的，所述漫反射激光接收装置包括激光反射窗和ccd激光接收器。
17.进一步的，所述直角三棱镜i和用于反射的直角三棱镜ii均采用45
°
反射，实现光源的平移。
18.进一步的，所述直角三棱镜i的尺寸为15mm
×
15mm
×
20mm
19.本发明的有益效果是：该方法解决了激光测速传感器面临的精度高，测量范围低的问题，通过增程方法的改装实现，可以在保持高精度的同时，实现大范围测量，同时保持原有激光测速传感器的可非接触式测量方式，进一步解决了激光传感器与高压开关测速方向不一致情况下的测试难题，为高压开关提供了一种有力的测试工具。
20.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。
附图说明
21.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
22.图1为本发明的系统结构示意图；
具体实施方式
23.以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
24.本发明的一种高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光增程方法，用于将半导体激光器发出激光束进行方向偏置进行量程放大，包括步骤为：
25.步骤s1：在出射光路上设置一直角三棱镜i，直角三棱镜i的其中一个直角边所在的矩形平面紧贴着激光束出射口以确保激光束垂直射入三棱镜，直角三棱镜i的另一直角边所在的矩形面垂直于激光束偏移的方向摆放，且该直角三棱镜i与传感器的光路漫反射接收口保持一定距离，以免影响到漫反射光的接收；
26.步骤s2：在反射光路上设置一直角三棱镜ii，其中一个直角边所在的矩形平面与射入的激光束保持垂直关系，另一个直角边所在的矩形平面垂直于激光位移传感器的出射激光束朝下；
27.步骤s3：在光路漫反射接收通道上设置激光反射窗和ccd激光接收器，用于接收漫反射光并获得测量数据。
28.步骤s4，建立各个变量程位置下名义测量数据与真实表面数据之间的对应关系数据库，实现变量程测量装置的变量程测量功能，能够快速得出各个变量程状态的测量数据与激光位移传感器本身测量数据之间的映射关系。
29.两个直角三棱镜的这种摆放方式是为了尽可能确保激光束的平行偏移。其中，直角三棱镜i与传感器的光路漫反射接收口保持一定距离，以免影响到漫反射光的接收。
30.本实施例中，直角三棱镜i的尺寸为15mm
×
15mm
×
20mm。
31.作为进一步的改进，所述步骤s4的具体步骤是用变量程测量装置的各个变量程测量方式对一个已知轮廓的被测体进行测量，得出每种变量程状态下的测量曲线，根据曲线关系得出各个变量程状态的测量数据与激光位移传感器本身测量数据之间的映射关系。
32.本实施例中，该测量装置含有一个激光束反射基准位置和三个预设变量程位置，根据反射棱镜摆放的位置可以调节量程大小。初始量程是传感器原有的量程，此时测量装置下方不布置反射棱镜，测量数据即为曲面在传感器精度下的真实数据。其余量程通过在激光束反射基准位置及另外三个变量程位置安装反射棱镜实现。三个变量程位分别代表三种量程模式，且随着基准位置与变量程位置之间距离的增大，量程也随之线性放大，名义测量值和真实测量值之间的关系需要通过标定建立。
33.另外，上述流程步骤中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
34.如图1所示，基于上述方法的思想，本发明的第二方面的目的是提供一种高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光增程系统，系统包括半导体激光器1及镜头2、漫反射激光接收装置以及增程装置，增程装置包括直角三棱镜i 3和用于反射的直角三棱镜ii 4,直角三棱镜i和用于反射的直角三棱镜ii 4通过卡槽以能够实现可拆卸式连接的方式固定在横向增程板5上，增程板5可以通过定位调节改变量程，通过漫反射激光的方式反馈给漫反射激光接收装置。漫反射激光接收装置包括激光反射窗6和ccd激光接收器7。
35.本系统的使用原理是：半导体激光器1及镜头2发出激光源，通过增程部分进行量程范围扩大，直角三棱镜i和用于反射的直角三棱镜ii 4均采用45
°
反射，实现光源的平移，光源平移后其漫反射范围就会变大，由原来的测量范围8，增程为测量范围9。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，也可以是电连接或可以互相通讯；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。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。