一种手持式紫外放电检测仪的制作方法

1.本发明涉及一种紫外放电检测技术，尤其是涉及一种手持式紫外放电检测仪。


背景技术：

2.随着电力系统的电网规模的不断扩大以及电力负荷要求的不断提高，电网中的高压设备及输电线路在长期的电、热、机械和环境等因素的作用下，绝缘性能会逐渐降低。当高压设备及输电线路的绝缘性能降低到一定程度后，将产生电晕放电的现象。如果对高压设备及输电线路的放电现象放任不管，就会进一步演变成为设备闪络，造成短路跳闸事故，造成巨大经济损失。故此，为了提高电网运行的安全性，需要对高压设备及输电线路的电晕放电情况进行检测。
3.由于电晕放电将辐射紫外线，这样便可以利用电晕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。基于紫外光学检测技术实现的紫外电晕成像仪因其非接触、灵敏度高、误报率低以及抗干扰能力强得到了一定应用。但是紫外电晕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。如何实现紫外光学检测设备的小型化和低成本成为当前亟待解决的问题，得到了广泛的研究。
4.专利号为201320527769.x的中国专利中公开了一种电力设备电晕手持检测仪，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。上述电力设备电晕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，且能够检测出背景目标的放电强度，但无法实现放电位置的可视化，不能准确判放电区域和位置。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种在具有较小的体积和较低的成本的基础上，不但可以检测出背景目标的放电强度，而且能够实现放电位置及区域可视化，可准确判断放电具体位置的手持式紫外放电检测仪。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种手持式紫外放电检测仪，包括具有手柄的外壳，所述的壳体内设置有紫外镜头、用于生成可见光图像信号的可见光成像模组、紫外探测器、信号采集电路和主控电路，所述的可见光成像模组安装在所述的紫外镜头下方，所述的紫外探测器位于所述的紫外镜头的后侧，所述的外壳外设置有液晶显示屏，所述的外壳上开设有正对所述的可见光成像模组的第一开口和正对所述的紫外镜头的第二开口，所述的主控电路包括图像输入模块、图像处理模块、图像输出模块和能输出数字信号的紫外数据处理模块，所述的图像输入模块和所述的紫外数据处理模块分别与所述的
图像处理模块连接，所述的图像处理模块与所述的图像输出模块连接，所述的信号采集电路分别与所述的紫外数据处理模块和所述的紫外探测器连接，所述的图像输入模块与所述的可见光成像模组连接，所述的图像输出模块与所述的液晶显示屏连接，所述的图像处理模块将所述的紫外数据处理模块输出的数字信号叠加至所述的可见光成像模组生成的可见光图像信号上，并在所述的可见光图像信号中叠加画框和十字光标得到检测图像，所述的画框与所述的紫外镜头的视场边缘重合，所述的画框用于表示紫外视场区域，所述的图像处理模块将检测图像通过所述的图像输出模块输出至所述的液晶显示屏，所述的液晶显示屏将检测图像进行显示。
7.所述的可见光成像模组包括可见光镜头和可见光成像器件，所述的可见光镜头的光轴和所述的紫外镜头的光轴平行，将所述的可见光镜头的光轴和所述的紫外镜头的光轴的距离记为h，将所述的可见光镜头的视场角记为α，所述的紫外镜头的视场角记θ，其中2mm《h《100mm，α≥θ。该结构中，可见光镜头的光轴和紫外镜头的光轴平行时，使液晶显示屏上显示的可见光图像与紫外放电检测区域的中心点位置一致(由于光轴间距离小，通过光学视场匹配后，可以认为二者中心点位置基本一致或重合)，当可见光镜头的视场角大于或等于紫外镜头的视场角时，便于判断电晕放电在背景目标中的相对位置。
8.所述的紫外镜头包括镜筒、平板玻璃和汇聚透镜，所述的镜筒前壁上设置有窗口，所述的平板玻璃嵌入所述的窗口处，所述的汇聚透镜安装在所述的镜筒后壁且位于所述的平板玻璃的后侧，所述的紫外探测器具有感光面，所述的紫外探测器的感光面或者位于所述的汇聚透镜的焦点之前、或者位于所述的汇聚透镜的焦点上或者位于所述的汇聚透镜的焦点之后，当所述的紫外探测器的感光面位于所述的汇聚透镜的焦点之前时，所述的紫外探测器的感光面与所述的汇聚透镜的焦点之间的距离不大于3mm，当所述的紫外探测器的感光面位于所述的汇聚透镜的焦点之后时，所述的紫外探测器的感光面与所述的汇聚透镜的焦点之间的距离不大于3mm。该结构中，紫外探测器的感光面位置设置在紫外镜头的焦点处或在焦点前后3mm以内的地方，使紫外探测器的感光面接收到强的紫外信号。
9.所述的平板玻璃和所述的汇聚透镜均能够透过波长为280nm以下的紫外光，将所述的平板玻璃的直径记为d1，所述的汇聚透镜的直径记为d2，所述的汇聚透镜的焦距记为f，所述的平板玻璃与所述的汇聚透镜的间距记为l，其中4mm《d1《50mm，4mm《d2《50mm，d1≥d2，10mm《f《100mm，2mm《l《200mm。该结构中，通过平板玻璃的直径d1、汇聚透镜的直径d2、汇聚透镜的焦距f、平板玻璃与以及汇聚透镜的间距l的配合，借助仿真软件进行分析可知紫外镜头的视场角大于等于6
°
且小于等于25
°
，由此使得紫外镜头的视场角覆盖背景目标的主体部分，实现了对目标放电位置或区域的准确定位。
10.所述的汇聚透镜为凸透镜、平凸镜、菲涅尔透镜和非球面聚光透镜中的任意一种。
11.所述的画框为圆形框或者方形框，所述的十字光标位于所述的画框的中心处，所述的十字光标的中心点、所述的紫外镜头的视场中心点与所述的可见光成像模组的视场中心点三者重合。
12.与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在壳体内设置有紫外镜头、可见光成像模组、紫外探测器、信号采集电路和主控电路，外壳外设置有液晶显示屏，外壳上开设有正对可见光成像模组的第一开口和正对紫外镜头的第二开口，主控电路包括图像输入模块、图像处理模块、图像输出模块和紫外数据处理模块，图像输入模块和紫外数据处理模块分
别与图像处理模块连接，图像处理模块与图像输出模块连接，信号采集电路分别与紫外数据处理模块和紫外探测器连接，图像输入模块与可见光成像模组连接，图像输出模块与液晶显示屏连接，紫外镜头用于获取电晕放电产生的紫外光，紫外探测器位于紫外镜头的后侧，紫外探测器将感应的紫外光信号转换为模拟信号，可见光成像模组安装在紫外镜头下方，可见光成像模组用于获取背景目标产生的可见光并生成可见光图像信号，当对电晕放电进行检测时，紫外镜头获取电晕放电产生的紫外光并将该紫外光聚集在紫外探测器上，紫外探测器将紫外光转换为模拟信号输出，并通过信号采集电路采集后产生数字信号，然后输出至紫外数据处理模块，紫外数据处理模块对该数字信号进行滤波和计数处理，获得代表紫外光强度的数字信号输出至图像处理模块，电晕放电的背景目标产生的可见光被可见光成像模组获取并生成可见光图像信号发送给图像输入模块，图像输入模块将可见光图像信号发送给图像处理模块，图像处理模块将紫外数据处理模块输出的数字信号叠加至可见光图像信号上，并在可见光图像信号中叠加画框和十字光标得到检测图像，画框与紫外镜头的视场边缘重合，用于表示紫外视场区域，十字光标位于画框的中心处，十字光标中心点、紫外镜头的视场中心点与可见光成像模组的视场中心点三者重合，图像处理模块将检测图像通过图像输出模块输出至液晶显示屏，液晶显示屏将检测图像进行显示，由此本发明在具有较小的体积和较低的成本的基础上，不但可以检测出目标放电强度，而且能够实现放电位置及区域的可视化，可以直观、准确的检测出放电所在位置及区域。
附图说明
13.图1为本发明的手持式紫外放电检测仪的结构示意图；
14.图2为本发明的手持式紫外放电检测仪的紫外镜头的结构示意图；
15.图3为本发明的手持式紫外放电检测仪的主控电路的功能模块示意图；
16.图4为本发明的手持式紫外放电检测仪的紫外视场区域圆形画框示意图；
17.图5为本发明的手持式紫外放电检测仪的紫外视场区域方形画框示意图；
18.图6为本发明的手持式紫外放电检测仪的实际拍摄效果图。
具体实施方式
19.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
20.实施例：如图1所示，一种手持式紫外放电检测仪，包括具有手柄的外壳1，的外壳1内设置有紫外镜头2、可见光成像模组3、紫外探测器4、信号采集电路5和主控电路6，外壳1外设置有液晶显示屏7，外壳1上开设有正对可见光成像模组3的第一开口和正对紫外镜头2的第二开口，主控电路6包括图像输入模块8、图像处理模块9、图像输出模块10和紫外数据处理模块11，图像输入模块8和紫外数据处理模块11分别与图像处理模块9连接，图像处理模块9与图像输出模块10连接，信号采集电路5分别与紫外数据处理模块11和紫外探测器4连接，图像输入模块8与可见光成像模组3连接，图像输出模块10与液晶显示屏7连接，紫外镜头2获取电晕放电产生的紫外光，紫外探测器4位于紫外镜头2的后侧，紫外探测器4用于将感应的紫外光信号转换为模拟信号，可见光成像模组3安装在紫外镜头2下方，可见光成像模组3用于获取电晕放电的背景目标产生的可见光并生成可见光图像信号，当对电晕放电进行检测时，紫外镜头2将电晕放电产生的紫外光汇聚紫外探测器4上，紫外探测器4将紫
外光转换为模拟信号输出，信号采集电路5采集紫外探测器4输出的模拟信号，并将将采集的模拟信号转换成数字信号输出至紫外数据处理模块11，紫外数据处理模块11对数字信号进行滤波和计数处理之后再输出至图像处理模块9，电晕放电的背景目标产生的可见光被可见光成像模组获取并生成可见光图像信号发送给图像输入模块8，图像输入模块8将可见光图像信号发送给图像处理模块9，图像处理模块9将紫外数据处理模块11输出的数字信号叠加至可见光图像信号中，并在可见光图像中叠加画框a和十字光标b得到检测图像，画框与紫外镜头2的视场边缘重合，用于表示紫外视场区域，十字光标b位于画框a的中心处，十字光标b中心点、紫外镜头2的视场中心点与可见光成像模组3的视场中心点三者重合，图像处理模块9将检测图像通过图像输出模块10输出至液晶显示屏7，液晶显示屏7将检测图像进行显示。
21.本实施例中，紫外镜头2包括镜筒、平板玻璃12和汇聚透镜13，镜筒前壁上设置有窗口，平板玻璃12嵌入窗口处，汇聚透镜13安装在镜筒后壁且位于平板玻璃12的后侧，紫外探测器4具有感光面，紫外探测器4的感光面或者位于汇聚透镜13的焦点之前、或者汇聚透镜13的焦点上或者位于汇聚透镜13的焦点之后，当紫外探测器4的感光面位于汇聚透镜13的焦点之前时，紫外探测器4的感光面与汇聚透镜的焦点之间的距离不大于3mm，当紫外探测器4的感光面位于汇聚透13镜的焦点之后时，紫外探测器4的感光面与汇聚透镜13的焦点之间的距离不大于3mm，平板玻璃12和汇聚透镜13均可透过波长为280nm以下的紫外光，将平板玻璃12的直径记为d1，汇聚透镜13的直径记为d2，汇聚透镜13的焦距记为f，平板玻璃12与汇聚透镜13的间距记为l，紫外镜头2的视场角记θ，其中4mm《d1《50mm，4mm《d2《50mm，d1≥d2，10mm《f《100mm，2mm《l《200mm，可见光成像模组3包括可见光镜头14和可见光成像器件15，可见光镜头14的光轴和紫外镜头2的光轴17平行，将可见光镜头2的光轴17和紫外镜头的光轴的距离记为h，将可见光镜头14的视场角记为α，其中2mm《h《100mm，α≥θ；电晕放电产生的紫外光透过平板玻璃12到达汇聚透镜13上，然后经汇聚透镜13将紫外光聚集在紫外探测器4的感光面上，紫外探测器4将其感光面感应到的紫外光转换为模拟信号输出，可见光镜头14获取电晕放电的背景目标产生的可见光然后在可见光成像器件上生成可见光图像信号。
22.本实施例中，汇聚透镜13为凸透镜、平凸镜、菲涅尔透镜和非球面聚光透镜中的任意一种，画框为圆形框或者方形框，十字光标位于画框的中心处，十字光标的中心点、紫外镜头的视场中心点与可见光成像模组的视场中心点三者重合。