光子型定位紫外探測器的制造方法
【專利摘要】一種光子型定位紫外探測器，包括成像模塊，紫外光子采集結構和發(fā)送模塊，成像模塊尋找和/或定位被檢測器件的外部放電部位，并獲得至少含有外部放電部位的被檢測器件的圖像，同時紫外光子采集結構接收到外部放電部位產生的紫外光子，紫外光子采集結構將紫外光子信號轉換成數(shù)字信號，圖像和數(shù)字信號通過發(fā)送模塊發(fā)送給后臺處理系統(tǒng)。本發(fā)明由于采用了成像模塊和紫外焦平面，通過非接觸的方式對被檢測器件的外部放電部位進行尋找和/或定位，并且同時對外部放電部位產生的紫外光子進行計數(shù)，具有造價低，易集成，高靈敏度，高可靠性和操作簡單等優(yōu)點。
【專利說明】光子型定位紫外探測器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及輸變電設備外部的電暈放電檢測應用【技術領域】，尤其涉及一種光子型定位紫外探測器。
【背景技術】
[0002]電力設備的絕緣介質在足夠強的電場作用下，其外部的電暈范圍內會發(fā)生放電，這種放電以僅造成導體間的絕緣電暈短接而不形成導電通道為限。每一次電暈放電對絕緣介質都會有一些影響，輕微的電暈放電對電力設備絕緣的影響較小，絕緣強度的下降較慢；而強烈的電暈放電，則會使絕緣強度很快下降。因此，電暈放電是引起輸變電設備絕緣介質劣化的主要原因，監(jiān)測電暈放電量可以評估輸變電設備絕緣介質的工作狀態(tài)。這種電暈放電也叫電暈放電，在電暈放電的過程中會產生紫外光子，其紫外光強(紫外光子數(shù))和電暈放電量有直接聯(lián)系。如何及早探測電暈放電量將是電網安全運行的一個重要課題。制定和執(zhí)行科學嚴格的檢測規(guī)程是保障電網安全運行的主要手段，但是目前主要是通過人工巡檢，人工巡檢往往不能及時準確的發(fā)現(xiàn)輸變電設備電暈放電及故障缺陷。
[0003]目前檢測電暈放電的主流為用紫外成像儀，但是這種檢測技術只能對電暈放電進行定性的檢測，其原理是通過對紫外光斑進行圖像計算，得出放電光子數(shù)值的粗略值，故而不能真實的體現(xiàn)設備故障點的缺陷程度。而且不能對電力設備進行實時，準確的檢測，保證安全運行。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服上述問題，本發(fā)明向社會提供一種可以準確得出電暈放電時產生的紫外光子數(shù)的光子型定位紫外探測器。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:提供一種光子型定位紫外探測器，包括成像模塊，紫外光子采集結構和發(fā)送模塊，所述成像模塊尋找和/或定位被檢測器件的外部放電部位，并獲得至少含有外部放電部位的被檢測器件的圖像，同時所述紫外光子采集結構接收到所述外部放電部位產生的紫外光子，所述紫外光子采集結構將紫外光子信號轉換成數(shù)字信號，所述圖像和所述數(shù)字信號通過所述發(fā)送模塊發(fā)送給后臺處理系統(tǒng)。
[0006]作為對本發(fā)明的改進，所述紫外光子采集結構依次包括光學系統(tǒng)、紫外濾光片和紫外焦平面，所述紫外焦平面與數(shù)字處理系統(tǒng)電性連接，所述紫外濾光片被設置成只允許紫外光子通過，所述紫外焦平面將接收到的紫外光子信號轉換成模擬信號，所述數(shù)字處理系統(tǒng)將所述模擬信號轉換成數(shù)字信號。
[0007]作為對本發(fā)明的改進，還包括與所述發(fā)送模塊電性連接的存儲模塊，所述成像模塊、所述紫外光子采集結構分別將所述圖像、所述數(shù)字信號存儲到所述存儲模塊中。
[0008]作為對本發(fā)明的改進，所述成像模塊和所述紫外光子采集結構徑向設置在空間中。
[0009]作為對本發(fā)明的改進，所述發(fā)送模塊是無線網絡通訊模塊或串口通訊模塊。[0010]作為對本發(fā)明的改進，所述成像模塊是可見光CCD成像模塊或可見光CMOS成像模塊。
[0011]本發(fā)明由于采用了成像模塊和紫外焦平面，通過非接觸的方式對被檢測器件的外部放電部位進行尋找和/或定位，并且同時對外部放電部位產生的紫外光子進行計數(shù)，從而準確地知道被檢測器件故障點(放電部位)的缺陷程度，具有造價低，易集成，高靈敏度，高可靠性和操作簡單等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明與安裝座連接時的立體結構示意圖。
[0013]圖2是圖1中光子型定位紫外探測器方框原理示意圖。
其中:1.光學系統(tǒng)；2.紫外濾光片；3.紫外焦平面；4.數(shù)字處理系統(tǒng)；5.存儲模塊；
6.發(fā)送模塊；7.成像模塊；8.紫外光子采集結構；100.光子型定位紫外探測器；200.安裝座。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明所運用的光子型定位紫外探測方法，包括如下步驟:
a、對被檢測器件的外部放電部位進行尋找和/或定位:
用成像模塊尋找和/或定位被檢測器件的外部放電部位，并獲得至少含有外部放電部位的被檢測器件的圖像；
b、對被檢測器件的外部放電部位產生的紫外光子進行采集:
在所述成像模塊尋找和/或定位到被檢測器件的外部放電部位的同時，紫外光子采集結構接收所述外部放電部位所產生的紫外光子，并將所述紫外光子信號轉換成數(shù)字信號；
C、信號發(fā)送:
所述成像模塊和所述紫外光子采集結構通過發(fā)送模塊，分別將所述圖像和所述數(shù)字信號發(fā)送給后臺處理系統(tǒng)。然后后臺處理系統(tǒng)通過軟件運算和分析后，通過顯示界面顯示給用戶，用戶從顯示界面就可以直觀地得到外部放電部位產生紫外光子的數(shù)量，從而準確地知道被檢測器件故障點的缺陷程度。
[0015]光子型定位紫外探測方法中，可以對被檢測器件的一個位置的外部放電部位，同時探測紫外光子的數(shù)量和外部放電部位的位置。也可以對被檢測器件的多個位置的外部放電部位，同時探測多個位置發(fā)出紫外光子的數(shù)量和外部放電部位的位置。
[0016]光子型定位紫外探測方法中，所述紫外光子采集結構包括依次設置的光學系統(tǒng)、紫外濾光片和紫外焦平面，所述紫外焦平面與數(shù)字處理系統(tǒng)電性連接，所述紫外濾光片被設置成只允許紫外光子通過，濾過可見光中的背景光，所述紫外焦平面將接收到的紫外光子信號轉換成模擬信號，所述模擬信號通過所述數(shù)字處理系統(tǒng)后轉換成數(shù)字信號。
[0017]光子型定位紫外探測方法中，還包括數(shù)據存儲步驟，設置一個與所述發(fā)送模塊電性連接的存儲模塊，所述成像模塊、所述紫外光子采集結構分別將所述圖像、所述數(shù)字信號存儲到所述存儲模塊中。所述成像模塊是可見光CCD成像模塊或可見光CMOS成像模塊。
[0018]在對被檢測器件的外部放電部位進行檢測時，所述成像模塊獲得被檢測器件的圖像(可見光圖像)中，至少包括所述外部放電部位，所述圖像中顯示的視野大于或等于所述外部放電部位，并且所述成像模塊的成像框對準所述外部放電部位。所述成像模塊接收被所述成像框對準的所述外部放電部位所產生的紫外光子。這樣操作的好處是，可以很準確得知道所述外部放電部位的位置和其所產生的紫外光子數(shù)，從而準確的知道被檢測器件故障點(放電部位)的缺陷程度。
[0019]上述方法中，所述紫外焦平面在制備中采用背照射光電二極管陣列和硅讀出電路，通過銦柱互連方式得到混成的紫外焦平面器件。所述紫外焦平面還可以用衍射微透鏡列陣與紫外焦平面列陣相集成，所述衍射微透鏡列陣與紫外焦平面列陣相集成技術，是在紫外焦平面陣列的同一芯片上進行衍射微透鏡陣列的制作，將衍射透鏡陣列制備在紫外焦平面陣列的背面，并采用雙面對準技術，組合多層鍍膜與剝離的微細加工工藝制備衍射微透鏡陣列。所述雙面對準技術包括雙面同時曝光的光刻技術，或單面曝光、反面用紅外對準的光刻技術，或單面曝光、反面用分離視場對準的光刻技術。
[0020]請參見圖1和圖2，圖1和圖2所揭示的是一種光子型定位紫外探測器使用圖及其方框原理圖，包括光子型定位紫外探測器100和安裝座200，所述光子型定位紫外探測器100安裝在所述安裝座200上，所述光子型定位紫外探測器100可以在所述安裝座200上轉動或旋轉，從而對被檢測器件進行定期巡視。所述光子型定位紫外探測器100包括成像模塊7、紫外光子采集結構8和發(fā)送模塊5，所述成像模塊7尋找和/或定位被檢測器件的外部放電部位，并獲得至少含有所述外部放電部位的被檢測器件的圖像(可見光圖像)，同時所述紫外光子采集結構8接收到所述外部放電部位產生的紫外光子，所述紫外光子采集結構8將紫外光子信號轉換成數(shù)字信號，所述圖像和所述數(shù)字信號通過所述發(fā)送模塊5發(fā)送給后臺處理系統(tǒng)。
[0021]本實施例中，所述紫外光子采集結構8包括依次設置的光學系統(tǒng)1、紫外濾光片2和紫外焦平面3，所述紫外焦平面3與數(shù)字處理系統(tǒng)4電性連接，所述紫外濾光片2被設置成只允許紫外光子通過，濾過可見光中其他背景光。所述紫外焦平面3將接收到的紫外光子信號轉換成模擬信號，所述模擬信號通過所述數(shù)字處理系統(tǒng)4后轉換成數(shù)字信號。
[0022]本實施例中，所述光子型定位紫外探測器100還包括與所述發(fā)送模塊6電性連接的存儲模塊5，所述成像模塊7、所述紫外光子采集結構8分別將所述圖像、所述數(shù)字信號存儲到所述存儲模塊5中。所述發(fā)送模塊6是無線網絡通訊模塊和/或串口通訊模塊。所述成像模塊7是可見光CCD成像模塊或可見光CMOS成像模塊，所述成像模塊7還可以用紫外成像儀或紫外照相機代替。
[0023]本實施例中，所述成像模塊7和所述紫外光子采集結構8徑向設置在空間中，即所述成像模塊7設置在所述紫外光子采集結構8的上方、下方、左方或右方。在對被檢測器件的外部放電部位進行檢測時,所述成像模塊7的成像框和所述紫外光子采集結構8的成像框同時對準所述外部放電部位，并且將獲得的所述圖像和所述數(shù)字信號發(fā)送給后臺處理系統(tǒng)進行處理，雖然這種方法存在一定的誤差，但是后臺處理系統(tǒng)通過對所述誤差進行一定的修正之后，所述誤差可以忽略不計，不影響所述外部放電部位的位置和其所產生的紫外光子數(shù)等相關信息，從而準確的知道被檢測器件故障點(放電部位)的缺陷程度。
[0024]本實施例中，還可以包括光分束器，所述光分束器設置在所述成像模塊7和所述紫外光子采集結構8的前方，所述光分束器將進入到所述光子型定位紫外探測器100中的光束分成兩路相同的光束，一路光束被所述成像模塊7接收，另一路光束被所述紫外光子采集結構8接收。這樣設計的好處是，所述成像模塊7和所述紫外光子采集結構8可以同時對被檢測器件的外部放電部位進行檢測，并且可以保證所述成像模塊7和所述紫外光子采集結構8檢測的是相同的點，更精確地所述外部放電部位的位置和其所產生的紫外光子數(shù)等相關信息，從而準確的知道被檢測器件故障點(放電部位)的缺陷程度。
[0025]所述光分束器的作用是將輸入的一束光分成兩束或多束光(稱之為子光束或子束)，這些子光束可以沿所需的方向輸出。子光束可以是功率相等的光束，也可以是不同功率的光束，以滿足不同應用的需要。
[0026]本實施例中，可以對被檢測器件的一個位置的外部放電部位，同時探測紫外光子的數(shù)量和所述外部放電部位的位置。也可以對被檢測器件的多個位置的外部放電部位，同時探測多個位置發(fā)出紫外光子的數(shù)量和所述外部放電部位的位置。
[0027]本實施例中，還可以包括全反射鏡，所述全發(fā)射鏡設置在所述光學系統(tǒng)I的中央位置，所述進入到所述光子型定位紫外探測器100中的一部分光束(紫外光子和/或太陽光)經所述全反射鏡將反射到分光鏡上，所述分光鏡反射的光子被所述成像模塊7接收，另一部分光束被所述紫外光子采集結構8接收。
[0028]本實施例中，所述紫外焦平面3的制備采用的是背照射光電二極管陣列和硅讀出電路，通過銦柱互連方式得到混成的紫外焦平面器件的技術。由于氮化鎵(GaN)系紫外焦平面都是生長在藍寶石襯底上的，由于藍寶石絕緣的性質，紫外焦平面陣列不可能像硅基探測器那樣透過襯底收集信號，因此紫外焦平面陣列必須是探測器背面感應輻射，而正面和硅讀出電路相連接。
[0029]所述紫外焦平面3還可以用衍射微透鏡列陣與紫外焦平面列陣相集成，所述衍射微透鏡列陣與紫外焦平面列陣相集成技術，是在紫外焦平面陣列的同一芯片上進行衍射微透鏡陣列的制作，將衍射透鏡陣列制備在紫外焦平面陣列的背面，并采用雙面對準技術，組合多層鍍膜與剝離的微細加工工藝制備衍射微透鏡陣列。雙面對準技術包括雙面同時曝光的光刻技術，或單面曝光、反面用紅外對準的光刻技術，或單面曝光、反面用分離視場對準的光刻技術。
[0030]所述衍射微透鏡列陣與紫外焦平面列陣相集，可以改善所述紫外焦平面3的性能，所述紫外焦平面列陣與所述微透鏡列陣集成可使小面積的探測器具有大光敏面探測器的靈敏度，所述紫外焦平面列陣是GaN/AlGaN(氮化鎵鋁)p_i_n型背照式32X32紫外焦平面列陣。所述紫外焦平面3可對光子逐個接收，繼而統(tǒng)計過程中釋放的紫外光子數(shù)值。所述光子型定位紫外探測器的靈敏度可達到10的18次方，故而可以準確、實時在早期檢測到放電程度。
[0031]所述光子型定位紫外探測器100采用高性能紫外焦平面探測技術，同時融合了超低功耗技術，此技術的原理為可對耗電量極大的所述成像模塊7做到休眠時關閉，使用時再打開，這種機制可大大降低所述光子型定位紫外探測器的功耗。所述光子型定位紫外探測器的體積很小，可實現(xiàn)便攜式和在線監(jiān)測兩種工作方式，實現(xiàn)了遠距離實時測量和定量測量主動預防的功能。
[0032]所述光子型定位紫外探測器100結合了基于溶質分子吸收紫外光的原理，創(chuàng)造了輸變電設備電暈放電紫外檢測的新領域。滿足高壓電暈特殊光譜、超高靈敏度光子計數(shù)、電暈定位等電網特高壓設備紫外檢測的要求，從技術上，光子型定位紫外探測器可以看作是一個專業(yè)的高靈敏度可定位電暈探測器。
[0033]所述光子型定位紫外探測器100對被檢測器件進行定期巡視，當發(fā)現(xiàn)被檢測器件的外部有發(fā)電現(xiàn)象，立刻對外部放電部位進行探測。首先，用所述成像模塊7尋找和/或定位被檢測器件的外部放電部位，并獲得至少含有所述外部放電部位的被檢測器件的圖像(可見光圖像)。其次，在所述成像模塊7尋找和/或定位到被檢測器件的所述外部放電部位的同時，所述紫外光子采集結構8只接收來自所述外部放電部位產生的紫外光子，所述紫外光子采集結構8將紫外光子信號轉換成數(shù)字信號。最后，所述成像模塊7和所述紫外光子采集結構8將所述圖像和所述數(shù)字信號存儲到所述存儲模塊5中，并通過所述發(fā)送模塊6發(fā)送給后臺處理系統(tǒng)。后臺處理系統(tǒng)通過軟件運算和分析后，通過顯示界面顯示給用戶，用戶從顯示界面就可以直觀地得到外部放電部位產生紫外光子的數(shù)量，從而準確地知道被檢測器件故障點的缺陷程度。
[0034]本發(fā)明由于采用了所述成像模塊7和所述紫外焦平面3，克服了傳統(tǒng)硅紫外增強探測器、紫外光電倍增管、微通道板探測器、紫外CCD等類型傳感器的缺點。同時滿足高壓電暈探測、超高靈敏度光子計數(shù)、電暈定位等電網特高壓設備紫外檢測的要求。所述光子型定位紫外探測器100造價低，易集成，有高靈敏度和高可靠性，操作簡單，采用非接觸的方式對被測器件的故障缺陷點的早期放電進行準確測量及準確定位，并且抗靜電干擾和抗雜散干擾能力強。
【權利要求】
1.一種光子型定位紫外探測器，包括成像模塊，其特征在于，還包括紫外光子采集結構和發(fā)送模塊，所述成像模塊尋找和/或定位被檢測器件的外部放電部位，并獲得至少含有外部放電部位的被檢測器件的圖像，同時所述紫外光子采集結構接收到所述外部放電部位產生的紫外光子，所述紫外光子采集結構將紫外光子信號轉換成數(shù)字信號，所述圖像和所述數(shù)字信號通過所述發(fā)送模塊發(fā)送給后臺處理系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述的光子型定位紫外探測器，其特征在于:所述紫外光子采集結構依次包括光學系統(tǒng)、紫外濾光片和紫外焦平面，所述紫外焦平面與數(shù)字處理系統(tǒng)電性連接，所述紫外濾光片被設置成只允許紫外光子通過，所述紫外焦平面將接收到的紫外光子信號轉換成模擬信號，所述數(shù)字處理系統(tǒng)將所述模擬信號轉換成數(shù)字信號。
3.根據權利要求1或2所述的光子型定位紫外探測器，其特征在于:還包括與所述發(fā)送模塊電性連接的存儲模塊，所述成像模塊、所述紫外光子采集結構分別將所述圖像、所述數(shù)字信號存儲到所述存儲模塊中。
4.根據權利要求1或2所述的光子型定位紫外探測器，其特征在于:所述成像模塊和所述紫外光子采集結構徑向設置在空間中。
5.根據權利要求1或2所述的光子型定位紫外探測器，其特征在于:所述發(fā)送模塊是無線網絡通訊模塊或串口通訊模塊。
6.根據權利要求1或2中的任何一項權利要求所述的光子型定位紫外探測器，其特征在于:所述成像模塊是可見光CCD成像模塊或可見光CMOS成像模塊。
【文檔編號】G01R31/12GK103675627SQ201310722679
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】伊仁圖太, 蔡勚 申請人:深圳市同步銀星電氣有限公司