CN110926762A - 一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统及方法。本发明的检测系统，其包括光源、积分球、光功率计和计算控制系统；所述的积分球设有一个入光口和两个出光口，所述的入光口与光源连接，一个出光口用于与待测设备连接，另一个出光口与光功率计连接；所述的计算控制系统，其包括光源控制单元，光功率计数据采集、处理、显示单元和校验处理单元；所述的校验处理单元，通过分析待测设备光子数和光功率计的数据，选择光子数评价标准，评估待测设备的带外抑制能力。本发明检测系统构造简单，对检测环境要求低，对检测人员要求低，便于广泛普及应用。

Description

一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统及方法

技术领域

本发明属于紫外成像仪的检测领域，具体地说是一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统及方法。

背景技术

近几年，紫外成像仪越来越多地应用到电力设备巡检工作中，电力设备巡检工作多在白天进行，需要设备对除电晕信号波段以外的光信号（如太阳光），具有良好的抑制能力，即具备良好的带外抑制能力。

带外抑制能力，是评价紫外成像仪性能的一项重要指标，带外抑制能力越强，设备对太阳光的抗干扰能力就越强，对电晕放电的检测效果就越好。

目前，各个厂家的紫外成像仪，其标称的性能参数和监测指标存在一定的差异，无法对其带外抑制能力进行统一的评估。

据调研，一般对于带外抑制能力的检测多集中于对紫外滤波组件性能的检测，但国内不少紫外成像仪为进口设备，设备价格昂贵、加工精密，紫外滤波组件的检测无法开展。

标准《DLT 1779-2017 高压电气设备电晕放电检测用紫外成像仪技术条件》，检测方式为选取室外无电弧焊和明火的空旷场地，将紫外成像仪正对晴日太阳，增益设置为最大值，积分时设置为0，手动对焦至无穷远，紫外通道放大倍率为1X，录制紫外通道视频图像3s~5s。观察视频，统计平均每帧光斑点数作为带外抑制参数。该标准利用太阳作为光源，太阳光受地区、时间、天气等影响因素较大，如检测期间无良好天气或周围电焊等干扰过多，则不利于紫外成像仪带外抑制能力检测工作的开展。

CN200610154764提供一种光学低通滤波器性能测试的装置，该装置包括光源，在光源的光路上，依次设置带小孔的挡板、光学成像系统、转像系统、光学成像系统和图像传感器等。该技术虽然是检验光学滤波性能的一种装置，但从系统及原理看，只能适用于光可以透过的光学零件或系统，不适用紫外成像仪整机滤波性能即带外抑制能力的检测。

CN200710194325基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试系统，它由光源、平行光管、分光镜、线性渐变滤波片、光电二极管列阵探测器、信号处理电路和计算机组成。该技术类似于光学滤波性能检测系统，光源包含紫外、红外和可见波段，但整个系统利用两个平行光管，三路光路比较，系统要求高，同样需要被测系具有透光性，不适于紫外成像仪的带外抑制性能的检测。

此外还有涉及使用滤光片组合方式进行光学滤光性能检测的方案，但对于检测对象只能限于透光的光学组件，且检测系统复杂、设计加工精度高、测试对环境、对人员要求高，且无法开展紫外成像仪整机带外抑制性能的检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统及方法，其检测系统构造简单，对检测环境要求低，对环境人员要求低，便于广泛普及和应用。

为此，本发明采用的技术方案如下：一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其包括光源、积分球、光功率计和计算控制系统；

所述的光源提供280-1100nm波段内连续波长的光信号，光源的光谱包括紫外线、可见光和红外线；

所述的积分球设有一个入光口和两个出光口，所述的入光口与光源连接，一个出光口用于与待测设备连接，另一个出光口与光功率计连接；

所述的光源经积分球后分两路输出，一路为参考光，另一路为测试光；参考光与测试光的发光强度相同，参考光进入光功率计，测试光进入待测设备；

所述的计算控制系统，其包括光源控制单元，光功率计数据采集、处理、显示单元和校验处理单元；

所述的校验处理单元，通过分析待测设备光子数和光功率计的数据，选择评价标准，评估待测设备的带外抑制能力。

本发明检测时，待测设备对测试光进行成像；光功率计同时测量参考光的强度；观测设备的对光源信号的响应和光子数数值，校验处理单元分析待测设备的光子数数值和光功率计的数据，选择评价标准，评估待测设备的带外抑制能力。

本发明的检测原理：根据紫外成像仪的工作波段，设备对280-1100nm的光源不应有响应；本发明通过检测待测设备在最大增益时对该检测系统的响应情况，对其带外抑制能力进行评估。分析评估得到的光子数越多，则设备带外抑制能力就越差；反之，如果通过该检测系统检测到的光子数越少，则该检测系统对该波段的光源抑制能力就越强，抗干扰能力越强，带外抑制能力越好。

进一步地，所述的校验处理单元内置评价标准，包括太阳光谱曲线的光子数评价标准、特定光源的光子数评价标准和自定义评价标准。

进一步地，所述太阳光谱曲线的光子数评价标准，一方面对光源信号与内置太阳光谱曲线进行比对，保障光源发光光谱近似于太阳光谱；另一方面，当光源信号与内置太阳光谱曲线一致时，设定带外抑制评价光子数指标N₀，当设备检测到的光子数小于等于N₀时，评判设备带外抑制能力满足要求。

进一步地，所述的校验处理单元，支持自定义评价标准。

进一步地，所述特定光源的光子数评价标准，对于特定光源设置一个光子数评价指标N_t，首先根据功率计参数对光源信号进行评估，查看光源是否满足要求；当光源满足要求后，对比光子数评价指标N_t与设备检测到的光子数，评判设备带外抑制能力是否满足要求。

进一步地，所述的光源包括一个太阳模拟器和多个紫外波段LED光源。太阳模拟器只能模拟400-1100nm波段的太阳光谱，故再设置多个紫外波段LED光源，即可保证光源整体满足太阳曲线要求。

进一步地，所述的光源配光源控制单元，用于控制光源的强度。

进一步地，所述系统最后一个出光口口径大于50mm，可保证待测设备受光均匀，且适用于市场上主流紫外成像仪。

进一步地，所述的光功率计，其检测波段大于光源发光波段；所述的光功率计用于测量参考光光功率，保障每次检测光源的稳定性。

进一步地，所述光功率计连接计算控制系统的功率计数据处理、采集、显示单元，计算控制系统绘制光源光谱曲线。光功率计既可以检测光源的光谱曲线，也可用于检测某个特定波段的光源强度。计算控制系统分析待测设备对光源光谱或特定波段光强的响应情况，评估设备带外抑制能力。

利用上述检测系统进行检测的方法，其包括步骤：

1）开启待测设备；

2）开启检测系统，选择测试标准，待光源稳定后，将光功率计置于积分球一个出光口处，通过光功率计查看光源稳定性和光源曲线，保证每次检测时光源保持一致；

3）将待测设备置于积分球另一个出光口处；观察待测设备对光源信号的响应情况及光子数数值；

4）校验处理单元根据光功率计数据和设备的光子数数值，选择光子数评价标准，评估待测设备的带外抑制能力。

作为上述检测方法的补充，待测设备先在暗室环境下，进行暗背景的光子数统计，再与通过检测系统后的所得的光子数相减，测试数据更加准确。

一般滤波性能测试使用单色光源或复合光源，但是无紫外波段的光源。本发明使用光源含太阳模拟器和多个紫外LED，光源含紫外、可见和红外波段，可以更好的模拟太阳光，达到带外抑制测检测效果。

一般的光学滤波性能测试系统，一方面，需要使用到组合滤光片，组合滤光片价格成本高，且需要机械或手动控制，系统设计复杂，精度高；另一方面，一般滤波性能检验只对于透光系统进行检测，对于成像系统的滤光性能检测系统较少；且其检测系统或装置，前端需要平行光管、显微镜等精密光学系统，设计复杂，对环境要求高。本发明只含有光源、积分球和功率计，光源通过积分球产生均匀的光，进入光功率计和待测设备，积分球本身也为一个密封的系统，所以整个系统构造简单，对检测环境要求低，对环境人员要求低，便于广泛普及应用。

此外，本发明的检测系统除了用于测试和评估紫外成像仪的带外抑制性能之外，还可用于模拟太阳光，用于检测紫外传感器对太阳光的响应性能。

附图说明

图1为本发明紫外成像仪带外抑制能力的检测系统的原理框图；

图2为本发明紫外成像仪带外抑制能力的检测系统的部分结构示意图；

图3为本发明计算控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，如图1-2所示，其包括光源1、积分球2、光功率计3和计算控制系统。

所述的光源1提供280-1100nm波段内连续波长的光信号，光源的光谱包括紫外线、可见光和红外线。所述的光源包括一个太阳模拟器和两个紫外波段LED光源（波长分别为310+5nm、365+5nm）。

所述的积分球2设有一个入光口4和两个出光口5、6，所述的入光口4与光源1连接，一个出光口5用于与待测设备7连接，另一个出光口6与光功率计连接。出光口5口径大于50mm。

所述的光源经积分球后两路出光，一路为参考光，另一路为测试光；参考光与测试光的发光强度相同，参考光进入光功率计，测试光用于进入待测设备。

所述的计算控制系统，如图3所示，其包括光源控制单元，光功率计数据采集、处理显示单元，校验处理单元。所述的校验处理单元，通过分析待测设备光子数和光功率计的数据，选择光子数评价标准，评估待测设备的带外抑制能力。

所述的校验处理单元内置评价标准，包括太阳光谱曲线的光子数评价标准、特定光源的光子数评价标准和自定义评价标准。

所述太阳光谱曲线的光子数评价标准，一方面对光源信号与内置太阳光谱曲线进行比对，保障光源发光近似于太阳光谱；另一方面，当光源信号与内置太阳光谱曲线一致时，设定带外抑制评价光子数指标N₀，当设备检测到的光子数小于等于N₀时，评判设备带外抑制能力满足要求。

N₀的设定可以参考标准《DLT 1779-2017 高压电气设备电晕放电检测用紫外成像仪技术条件》。

所述的校验处理单元，支持自定义评价标准。

所述特定光源的光子数评价标准，对于特定光源设置一个光子数评价指标N_t，首先根据功率计参数对光源信号进行评估，查看光源是否满足要求；当光源满足要求后，对比光子数评价指标N_t与设备检测到的光子数，评判设备带外抑制能力是否满足要求。

所述的光源配光源控制单元，用于控制光源的强度。

所述的光功率计，其检测波段大于光源发光波段；所述的光功率计用于测量参考光光功率，保障每次检测光源的稳定性。

所述的光功率计与计算控制系统的功率计数采集、处理、显示单元连接，用于绘制光源光谱曲线。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述检测系统进行紫外成像仪带外抑制能力检测的方法，其包括步骤：

1）开启待测设备；

2）开启检测系统，选择测试标准，待光源稳定后，将光功率计置于积分球一个出光口处，通过光功率计查看光源稳定性和光源曲线，保证每次检测时光源保持一致；

3）将待测设备置于积分球另一个出光口处；观察待测设备对光源信号的响应情况及光子数数值；

4）校验处理单元根据光功率计数据和设备的光子数数值，选择光子数评价标准，评估设备带外抑制能力。

待测设备先在暗室环境下，进行暗背景的光子数统计，再与通过检测系统后的所得的光子数相减，测试数据更加准确。

实施例3

本实施例提供一种利用实施例1所述检测系统进行紫外传感器对太阳光响应性能的方法。

光源使用接近太阳光的氙灯和紫外LED作为光源，经积分球后两路出光，一路为参考光，一路为测试光。光功率计测量参考光功率，待测紫外传感器置于测试光出光口，传感器后端输出响应电信号。

测试流程如下：

1.打开光源，待光源稳定后，功率计读取参考光的光强，同时待测紫外传感器对测试光响应，输出一定的信号值；

2.通过改变光源强度，可以得到不同光源强度下，紫外传感器的响应情况，分析该紫外传感器的探测性能。

此外，积分球出口可放置多个同类型的紫外传感器，可分析该紫外传感器对同一光源响应的一致性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，包括光源、积分球、光功率计和计算控制系统；

所述的光源提供280-1100nm波段内连续波长的光信号，光源的光谱包括紫外线、可见光和红外线；

所述的积分球设有一个入光口和两个出光口，所述的入光口与光源连接，一个出光口用于与待测设备连接，另一个出光口与光功率计连接；

所述的光源经积分球后分两路输出，一路为参考光，另一路为测试光；参考光与测试光的发光强度相同，参考光进入光功率计，测试光用于进入待测设备；

所述的计算控制系统，其包括光源控制单元，光功率计数据采集、处理、显示单元，校验处理单元；

所述的校验处理单元，通过分析待测设备光子数和光功率计的数据，选择光子数评价标准，评估待测设备的带外抑制能力。

2.根据权利要求1所述的一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，所述的校验处理单元内置评价标准，包括太阳光谱曲线的光子数评价标准、特定光源的光子数评价标准和自定义评价标准。

3.根据权利要求2所述的一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，所述太阳光谱曲线的光子数评价标准，一方面将光源信号与内置太阳光谱曲线进行比对，保障光源发光近似于太阳光谱；另一方面，当光源信号与内置太阳光谱曲线一致时，设定带外抑制评价光子数指标N₀，当设备检测到的光子数小于等于N₀时，评判设备带外抑制能力满足要求。

4.根据权利要求2所述的一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，所述特定光源的光子数评价标准，对于特定光源设置一个光子数评价指标N_t，首先根据功率计参数对光源信号进行评估，查看光源是否满足要求；当光源满足要求后，对比光子数评价指标N_t与设备检测到的光子数，评判设备带外抑制能力是否满足要求。

5.根据权利要求1所述的一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，所述的光源包括一个太阳模拟器和多个紫外波段LED光源。

6.根据权利要求1或2所述的一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，所述的光源配光源控制单元，用于控制光源的强度。

7.根据权利要求1或2所述的一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，所述的光功率计，其检测波段大于光源发光波段；所述的光功率计用于测量参考光光功率，保障每次检测光源的稳定性。

8.根据权利要求1或2所述的一种紫外成像仪带外抑制能力的检测系统，其特征在于，所述光功率计连接计算控制系统的功率计数据处理、采集、显示单元，计算控制系统绘制光源光谱曲线。

9.利用权利要求1-8任一项所述检测系统的检测方法，其特征在于，包括步骤：

1）开启待测设备；

2）开启检测系统，选择测试标准，待光源稳定后，将光功率计置于积分球一个出光口处，通过光功率计查看光源稳定性和光源曲线，保证每次检测时光源保持一致；

3）将待测设备置于积分球另一个出光口处；观察待测设备对光源信号的响应情况及光子数数值；

4）校验处理单元根据光功率计数据和设备的光子数数值，选择光子数评价标准，评估设备带外抑制能力。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，待测设备先在暗室环境下，进行暗背景的光子数统计，再与通过检测系统后的所得的光子数相减。

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