專利名稱：激光陣列定位型電暈放電探測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電暈放電探測儀，尤其是涉及一種激光陣列定位型電暈放電探測儀。
背景技術(shù)：
隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的迅猛發(fā)展，電力設(shè)備的局部放電故障問題日益突出。局部放電故障早期一般表現(xiàn)為電暈放電，電暈放電是指電極附近電場強度超過一定值后，導(dǎo)致周圍氣體(通常是空氣)局部電離而產(chǎn)生的一種自持放電現(xiàn)象。電暈屬于高壓脈沖放電，放電過程中會伴隨等離子體的產(chǎn)生，它會使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧及氧化氮等產(chǎn)物，引起電氣設(shè)備的絕緣腐蝕和損壞，進而造成嚴重事故和電網(wǎng)癱瘓。國際照明委員會(CIE)對紫外輻射波段進行了定義，S卩IOOnm 400nm的電磁輻射稱為紫外線。具體分三個波段，S卩UVA、UVB和UVC。其中UVC波段范圍為IOOnm 280nm,其中IOOnm 200nm屬真空紫外,在空氣中很快被氧吸收(形成臭氧),而太陽光譜中200nm 280nm波段的光在穿越大氣平流層時又會被臭氧層強烈吸，這個波段被稱為日盲紫外波段。因此地面上缺少100-280nm波段的紫外光，在地面對UVC紫外波段的目標進行檢測，即使晴朗的白天也可以避免太陽光的背景干擾，檢測的準確度極高。而電力設(shè)備早期局部放電放電正好會發(fā)出UVC波段的光，因此近年來針對UVC波段進行的電力設(shè)備早期放電紫外檢測技術(shù)逐漸興起，并且在西方國家電力系統(tǒng)中得到了極大推廣應(yīng)用，在我國也越來越受到重視。毫無疑問，如果能對電力設(shè)備的早期放電進行檢測就可以及時預(yù)防電力事故的發(fā)生。然而目前由于我國高靈敏度的日盲紫外成像器件研究尚不成熟，采用國外高性能紫外成像器件價格又非常昂貴，因此我國在電暈紫外成像儀實用化研究方面面臨很大困難。采用單元(非成像)探測方法進行電暈紫外輻射強度檢測是一種比較合適的技術(shù)，單元探測能夠直接將電暈放電紫外信號直接照射到單元紫外探測器，由探測器響應(yīng)出紫外信號強度，技術(shù)難度相對較低，儀器的開發(fā)成本比電暈紫外成像儀低很多，但目前很多單元紫外探測技術(shù)缺少目標定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種定位準確的激光陣列定位型電暈放電探測儀。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:激光陣列定位型電暈放電探測儀，包括紫外鏡頭、紫外探測器、信號處理電路、數(shù)據(jù)顯示器和激光觀察鏡，所述的紫外鏡頭和紫外探測器共一個光軸，所述的紫外探測器與所述的信號處理電路電連接，所述的信號處理電路與所述的數(shù)據(jù)顯示器電連接，所述的紫外鏡頭上套裝有激光安裝環(huán)，所述的激光安裝環(huán)上安裝有陣列激光器，所述的陣列激光器由多個可見光激光器組成，多個可見光激光器以紫外鏡頭的光軸為中心按圓周均勻排列，所述的可見光激光器出射光束與紫外鏡頭的光軸平行。所述的激光安裝環(huán)上開設(shè)有圓周排列的圓孔，所述的可見光激光器安裝在所述的圓孔內(nèi)，螺栓將可見光激光器固定在所述的圓孔內(nèi)。所述的紫外探測器安裝在所述的紫外鏡頭后面，紫外鏡頭包括鏡筒、凸透鏡和光闌，鏡筒的內(nèi)徑為10mm-40mm，鏡筒的長度為內(nèi)徑的5_10倍，凸透鏡裝在鏡筒的中后端，所述的紫外探測器裝在鏡筒的后面，光闌裝在鏡筒內(nèi)且位于紫外探測器與凸透鏡之間，鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色。紫外鏡頭為卡塞格倫鏡頭，紫外探測器安裝在卡塞格倫鏡頭的后面，卡塞格倫鏡頭包括鏡筒、拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡，所述的拋物面主反射鏡位于鏡筒的后端，拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡共一光軸，雙曲面次反射鏡位于拋物面主反射鏡的前面且位于拋物面主反射鏡的焦點以內(nèi)。紫外探測器為響應(yīng)波段為100-280nm的單元光探測器或由寬光譜單元探測器加100-280nm紫外帶通濾光片組成。多個可見光激光器的中心所圍成的圓直徑為20-200_，可見光激光器工作波長在630-700nm 或 500_570nm 范圍內(nèi)。信號處理電路包括紫外光強信號采集電路和顯示電路構(gòu)成，所述的數(shù)據(jù)顯示器為液晶顯示屏或由數(shù)碼顯示管構(gòu)成。所述的紫外鏡頭與激光安裝環(huán)通過螺紋配合。還包括外殼，所述的紫外探測器、信號處理電路和數(shù)據(jù)顯示器設(shè)置在所述的外殼內(nèi)，所述的激光觀察鏡固定在外殼的上方，激光觀察鏡中安裝有與可見光激光器工作波長相匹配的窄帶濾光片。激光觀察鏡由眼鏡表面貼可見光窄帶帶通濾光片構(gòu)成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是通過小視場角的紫外鏡頭進行放電紫外探測，將視場范圍盡可能限制到最?。煌瑫r通過圓形排列的激光束陣列，照射到絕緣子上形成激光陣列光斑，最后通過激光觀察鏡，可以準確找到絕緣子的哪個部位發(fā)生了放電，或者哪個絕緣子發(fā)生了放電，能夠達到對絕緣子的放電位置進行準確定位的目的。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的激光器安裝環(huán)結(jié)構(gòu)示意 圖3為實施例一的紫外鏡頭的結(jié)構(gòu) 圖4為實施例二的紫外鏡頭的結(jié)構(gòu) 圖5為本發(fā)明中激光觀察鏡看到的放電絕緣子位置和激光光斑分布。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例一:一種激光陣列定位型電暈放電探測儀如圖1所示，包括紫外鏡頭3、紫外探測器4、信號處理電路5、數(shù)據(jù)顯示器6和激光觀察鏡7，紫外鏡頭3和紫外探測器4共一個光軸9，紫外探測器4與信號處理電路5電連接，信號處理電路5與數(shù)據(jù)顯示器6電連接，紫外鏡頭3上套裝有激光安裝環(huán)2，激光安裝環(huán)2上安裝有陣列激光器1，陣列激光器I由多個可見光激光器組成，多個可見光激光器以紫外鏡頭3的光軸為中心按圓周均勻排列，可見光激光器出射光束與紫外鏡頭3的光軸平行，激光觀察鏡7中安裝有與可見光激光器工作波長相匹配的窄帶濾光片71。8為絕緣子。激光安裝環(huán)2上開設(shè)有圓周排列的圓孔21，如圖2所示，可見光激光器安裝在圓孔21內(nèi)，螺栓將可見光激光器固定在圓孔21內(nèi)。在激光安裝環(huán)2內(nèi)部與圓孔21垂直的方向上還鉆有螺紋孔22。螺栓擰入螺紋孔22內(nèi)。紫外探測器4安裝在所述的紫外鏡頭3后面，紫外鏡頭3包括鏡筒3A、凸透鏡30和光闌31，鏡筒3A的內(nèi)徑為10mm-40mm，鏡筒3A的長度為內(nèi)徑的5_10倍，凸透鏡30裝在鏡筒3A的中后端，紫外探測器4裝在鏡筒3A的后面，光闌31裝在鏡筒3A內(nèi)且位于紫外探測器4與凸透鏡30之間，鏡筒3A的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色。鏡筒3A由鋁、塑料等輕質(zhì)材料構(gòu)成，如圖3所示。紫外探測器4為響應(yīng)波段為100_280nm的光探測器或由寬光譜探測器加100-280nm紫外帶通濾光片組成。多個可見光激光器的中心所圍成的圓直徑Φ為20_200mm。Φ按照20mm、30mm、
40mm、......，180mm、190mm、200mm等分成17個等級,每增加IOmm就對應(yīng)一個等級,可以根據(jù)
絕緣子的尺寸來進行調(diào)整?？梢姽饧す馄鞴ぷ鞑ㄩL在630-700nm或500_570nm范圍內(nèi)。信號處理電路5包括紫外光強信號采集電路和顯示電路，數(shù)據(jù)顯示器6為液晶顯示屏或由數(shù)碼顯示管構(gòu)成。紫外鏡頭3與激光安裝環(huán)2通過螺紋配合。激光安裝環(huán)2內(nèi)側(cè)車有內(nèi)螺紋23，與紫外鏡頭3的外螺紋配合安裝。激光安裝環(huán)2由鋁、塑料等輕質(zhì)材料構(gòu)成。鏡筒由鋁、塑料等輕質(zhì)材料構(gòu)成。還包括外殼，紫外探測器4、信號處理電路5和數(shù)據(jù)顯示器6設(shè)置在外殼內(nèi)，激光觀察鏡7固定在外殼的上方。激光觀察鏡7也可以不在外殼上，激光觀察鏡7由人眼佩帶的眼鏡表面貼可見光窄帶帶通濾光片構(gòu)成。實施例二:其他部分與實施例一相同，其不同之處在于紫外鏡頭3也可以為卡塞格倫鏡頭，紫外探測器4安裝在卡塞格倫鏡頭的后面，卡塞格倫鏡頭包括鏡筒3B、拋物面主反射鏡35和雙曲面次反射鏡36，拋物面主反射鏡35位于鏡筒3B的后端，拋物面主反射鏡35和雙曲面次反射鏡36共一光軸9，雙曲面次反射鏡36位于拋物面主反射鏡35的前面且位于拋物面主反射鏡35的焦點以內(nèi)。鏡筒3B由鋁、塑料等輕質(zhì)材料構(gòu)成，如圖4所示。
工作時，高壓設(shè)備放電發(fā)出的紫外光信號到達紫外鏡頭3，紫外鏡頭3的結(jié)構(gòu)使得只有靠近光軸9中心的光線才能照射到紫外探測器4上。因為紫外探測器4由響應(yīng)波段在100-280nm范圍內(nèi)的單元光探測器構(gòu)成，也可以由寬光譜單元探測器加100_280nm紫外帶通濾光片組成，所以紫外探測器4只對100-280nm范圍內(nèi)的電暈紫外信號進行響應(yīng)，這樣即使在晴朗的白天也會避開太陽光的干擾，信號誤檢率低。紫外探測器4感應(yīng)到電暈紫外輻射的信號時，會感應(yīng)出電壓或者電流信號，這時通過信號處理電路5，對感應(yīng)出來的電壓或者電流信號進行放大，并進行數(shù)據(jù)采集，最后將紫外光強信號由數(shù)據(jù)顯示器6進行顯示。陣列激光器I由3-6個可見光激光器按照圓周對稱排列，激光器出射光束都與光軸9平行，這些可見光激光器中心所在的圓直徑Φ在40-200_范圍內(nèi)。這樣做就使得激光束照在目標物體上時，幾個激光光斑在目標物體上依直徑為Φ的圓周排列，Φ的尺寸與絕緣子橫向尺寸(直徑)相匹配。當絕緣子橫向尺寸約為60_時，就選用Φ50_及以下等級的激光器安裝環(huán)2，從而使得激光光斑盡可能多地打到絕緣子8上?？梢姽饧す馄鞒錾涔馐寂c光軸9平行的目的是使得落在目標表面上的激光光斑陣列排成的圓的中心位置即為儀器探測的目標中心位置，從而實現(xiàn)了激光陣列的準確定位。激光觀察鏡7中可見光窄帶71濾光片的作用是提高激光光斑與背景物體(如絕緣子等)的對比度，即讓激光束波長的光透過，其它波長的光受到抑制。這樣既能使人眼能夠清楚地看見激光光斑，又能使人眼對背景物體看得較為清楚，最終能夠使用者辨明激光光斑落在什么目標物體的什么位置上，滿足了探測器激光定位的技術(shù)要求。具體使用時，先開通陣列激光器1，同時觀察顯示器6上顯示的紫外光強，進行目標區(qū)域搜索，當發(fā)現(xiàn)紫外光強較強時，通過激光觀察鏡7可以看到激光束打在高壓絕緣子8上的幾個光斑，這樣通過光斑的空間排列范圍，判斷出是哪個絕緣子或者絕緣子的那個位置發(fā)生了放電，也就實現(xiàn)了對放電的絕緣子進行定位的目的。如圖5所示，幾個可見激光光斑陣列11落在絕緣子8上，目測大致可以判斷激光光斑陣列11的中心位置(X軸和I軸交叉處)即為放電中心位置，從而實現(xiàn)了放電絕緣子定位的目的。其中，激光器安裝環(huán)2的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，環(huán)上鉆有6個小圓孔21，用于安裝6個可見光激光器1，6個可見光激光器依直徑為Φ的圓周排列，激光器安裝到各自的圓孔中后，通過螺紋孔22用螺栓卡緊。安裝環(huán)內(nèi)側(cè)車有內(nèi)螺紋與紫外鏡頭3的鏡筒外螺紋配合安裝固定。紫外鏡頭3如果選用圖3的結(jié)構(gòu)，則可以看出大入射角光線32會在鏡筒內(nèi)多次反射被消光螺紋消除掉了 ；稍大入射角的光線33經(jīng)過透鏡30之后會被光闌31擋住。只有很小入射角的光線34才可以照射到紫外探測器4上。紫外鏡頭3如果選用圖4的結(jié)構(gòu)，則可以看出大入射角的光線37和38在鏡筒內(nèi)部經(jīng)過多次反射都會被消光螺紋消除掉；只有很小入射角的光線39才能照射到紫外探測器4上。因此無論哪種紫外鏡頭結(jié)構(gòu)，都會使得探測儀器的視場角盡量小，以便縮小探測儀器的視場范圍，使得檢測到的目標區(qū)域盡量縮小，提高檢測位置的準確性；同時又會使得視場內(nèi)的紫外光信號能夠集中照射到紫外探測器表面，提高儀器靈敏度。
權(quán)利要求
1.激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于包括紫外鏡頭、紫外探測器、信號處理電路、數(shù)據(jù)顯示器和激光觀察鏡，所述的紫外鏡頭和紫外探測器共一個光軸，所述的紫外探測器與所述的信號處理電路電連接，所述的信號處理電路與所述的數(shù)據(jù)顯示器電連接，所述的紫外鏡頭上套裝有激光安裝環(huán)，所述的激光安裝環(huán)上安裝有陣列激光器，所述的陣列激光器由多個可見光激光器組成，多個可見光激光器以紫外鏡頭的光軸為中心按圓周均勻排列，所述的可見光激光器出射光束與紫外鏡頭的光軸平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于所述的激光安裝環(huán)上開設(shè)有圓周排列的圓孔，所述的可見光激光器安裝在所述的圓孔內(nèi)，螺栓將可見光激光器固定在所述的圓孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于所述的紫外探測器安裝在所述的紫外鏡頭后面，紫外鏡頭包括鏡筒、凸透鏡和光闌，鏡筒的內(nèi)徑為10mm-40mm,鏡筒的長度為內(nèi)徑的5_10倍，凸透鏡裝在鏡筒的中后端，所述的紫外探測器裝在鏡筒的后面，光闌裝在鏡筒內(nèi)且位于紫外探測器與凸透鏡之間，鏡筒的內(nèi)表面有消光螺紋且呈黑色。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于紫外鏡頭為卡塞格倫鏡頭，紫外探測器安裝在卡塞格倫鏡頭的后面，卡塞格倫鏡頭包括鏡筒、拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡，所述的拋物面主反射鏡位于鏡筒的后端，拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡共一光軸，雙曲面次反射鏡位于拋物面主反射鏡的前面且位于拋物面主反射鏡的焦點以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于紫外探測器為響應(yīng)波段為100-280nm的單元光探測器或由寬光譜單元探測器加100_280nm紫外帶通濾光片組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于多個可見光激光器的中心所圍成的圓直徑為20-200mm，可見光激光器工作波長在630_700nm或500_570nm 范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于信號處理電路包括紫外光強信號采集電路和顯示電路構(gòu)成，所述的數(shù)據(jù)顯示器為液晶顯示屏或由數(shù)碼顯示管構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于所述的紫外鏡頭與激光安裝環(huán)通過螺紋配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于還包括外殼，所述的紫外探測器、信號處理電路和數(shù)據(jù)顯示器設(shè)置在所述的外殼內(nèi)，所述的激光觀察鏡固定在外殼的上方，激光觀察鏡中安裝有與可見光激光器工作波長相匹配的窄帶濾光片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陣列定位型電暈放電探測儀，其特征在于激光觀察鏡由眼鏡表面貼可見光窄帶帶通濾光片構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了激光陣列定位型電暈放電探測儀，包括紫外鏡頭、紫外探測器、信號處理電路、數(shù)據(jù)顯示器和激光觀察鏡，紫外鏡頭和紫外探測器共一個光軸，紫外探測器與信號處理電路電連接，信號處理電路與數(shù)據(jù)顯示器電連接，紫外鏡頭上套裝有激光安裝環(huán)，激光安裝環(huán)上安裝有陣列激光器，陣列激光器由多個可見光激光器組成，多個可見光激光器以紫外鏡頭的光軸為中心按圓周均勻排列，可見光激光器出射光束與紫外鏡頭的光軸平行，其優(yōu)點是能夠通過圓形排列的激光束陣列準確找到絕緣子的哪個部位發(fā)生了放電，或者哪個絕緣子發(fā)生了放電，即能夠?qū)^緣子的放電位置進行準確定位。
文檔編號G01R31/12GK103149510SQ201310046579
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者吳禮剛 申請人:吳禮剛