CN114397546A - 用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法及标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法及标定装置，涉及电晕检测技术领域，其中方法包括：通过调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量获取检测目标的电晕紫外图像；根据获取电晕紫外图像时紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源的光源输出量；利用紫外成像电晕检测设备对调整后的标定光源进行检测，得到标定光源图像；其中，获取标定光源图像时紫外成像电晕检测设备的增益调节量与获取电晕紫外图像时的增益调节量相同；根据电晕紫外图像、调整后的标定光源和标定光源图像，计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量。本方案，能够解决各种因素导致紫外成像电晕检测设备检测结果不一致和不真实的问题。

Description

用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法及标定装置

技术领域

本发明实施例涉及电晕检测技术领域，特别涉及一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法及标定装置。

背景技术

目前，紫外成像电晕检测技术已广泛应用于电力系统检测，例如导线外伤检测、电气设备绝缘缺陷检测和高压线路及变电站的整体维护等，主要是根据紫外成像电晕检测设备在单位时间内显示的紫外光子数量来量化电晕放电的强度，并根据不同放电强度采取不同的应对措施。

然而，在实际检测过程中，为了使紫外成像电晕检测设备检测到清晰的紫外图像，就需要调节紫外成像电晕检测设备的增益量和与目标的距离大小等参数。而紫外成像电晕检测设备的增益量、与目标距离的大小和环境条件的变化，都会对检测结果有直接的影响，这就代表同一紫外成像电晕检测设备对相同目标进行多次检测时，其检测结果的稳定性难以保证。此外，由于不同厂家生产的紫外成像电晕检测设备的差异性，导致不同的紫外成像电晕检测设备即使是在相同的增益量下对相同目标进行检测，其检测结果依然存在明显差异。

因此，亟需一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法。

发明内容

基于紫外成像电晕检测设备难以检测出目标真实电晕放电强度的问题，本发明实施例提供了一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法及标定装置，能够有效解决各种因素导致紫外成像电晕检测设备检测结果不一致和不真实的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法，包括：

通过调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量获取检测目标的电晕紫外图像；

根据获取所述电晕紫外图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源的光源输出量；

利用所述紫外成像电晕检测设备对调整后的标定光源进行检测，得到标定光源图像；其中，获取所述标定光源图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量与获取所述电晕紫外图像时的增益调节量相同；

根据所述电晕紫外图像、调整后的标定光源和所述标定光源图像，计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量。

优选的，所述根据获取所述电晕紫外图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源的光源输出量，包括：

预先对所述紫外成像电晕检测设备各增益调节量进行标定，得到各增益调节量与实际增益量的对应关系；

根据获取所述电晕紫外图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量和所述各增益调节量与实际增益量的对应关系，得到所述紫外成像电晕检测设备的当前实际增益量；

根据所述当前实际增益量调整所述标定光源的光源输出量。

优选的，所述根据所述当前实际增益量调整所述标定光源的光源输出量，包括：

根据所述当前实际增益量调节所述标定光源的光源输入电流和/或衰减度，以调整所述标定光源的光源输出量。

优选的，所述根据所述电晕紫外图像、调整后的标定光源和所述标定光源图像，计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量，包括：

获取调整后的标定光源的发光量；

根据所述电晕紫外图像中的目标电晕面积、所述紫外成像电晕检测设备与所述检测目标的距离、所述标定光源图像中的光源面积、所述紫外成像电晕检测设备与所述标定光源的距离以及调整后的标定光源的发光量，计算所述目标真实发光量。

优选的，调整后的标定光源的发光量是通过如下方式确定的：

利用紫外照度计测量调整后的标定光源的光功率；

根据调整后的标定光源的光功率和所述紫外成像电晕检测设备的帧频，计算调整后的标定光源的发光量。

优选的，调整后的标定光源的发光量是通过如下公式计算得到的：

其中，L_B为调整后的标定光源的发光量；P_si为调整后的标定光源的光功率；f为所述紫外成像电晕检测设备的帧频。

优选的，当所述紫外成像电晕检测设备与所述标定光源的距离为预设距离时，所述目标真实发光量是通过如下公式计算得到的：

其中，L_T为所述目标真实发光量；S_T为所述目标电晕面积；L_B为调整后的标定光源的发光量；S_B为所述光源面积；D_T为所述紫外成像电晕检测设备与所述检测目标的距离。

第二方面，本发明实施例还提供了一种标定装置，是基于本说明书任一实施例所述用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法的标定装置，包括紫外光源模块、光学系统模块、电源模块和通信控制模块，其中：

所述紫外光源模块，用于产生所述标定光源；

所述光学系统模块，与所述紫外光源模块连接，用于对所述标定光源进行衰减；

所述电源模块，与所述紫外光源模块连接，用于给所述标定光源供电；

所述通信控制模块，与所述光学系统模块和所述电源模块连接，用于控制所述电源模块和所述光学系统模块，以控制所述标定光源的输入电流和对所述标定光源的衰减度，从而调整所述标定光源的光源输出量。

优选的，还包括设备端通信模块；

所述设备端通信模块与所述通信控制模块连接，用于远程控制所述通信控制模块，以远程控制所述标定光源的输入电流和对所述标定光源的衰减度。

本发明实施例提供了一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法及标定装置，能够根据紫外成像电晕检测设备检测目标时的增益调节量，来调整标定光源，通过使用相同增益调节量的紫外成像电晕检测设备对调整后的标定光源进行检测，从而计算出用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量，能够有效解决各种因素导致紫外成像电晕检测设备检测结果不一致和不真实的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法的方法流程图；

图2是本发明一实施例提供的另一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法的方法流程图；

图3是本发明一实施例提供的一种标定装置的组成框图；

图4是本发明一实施例提供的另一种标定装置的示意图。

图中：1、衰减片；2、紫外LED灯；3、紫外反光杯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前，紫外成像电晕检测设备难以检测出目标真实电晕放电强度，主要由于检测时需要调整紫外成像电晕检测设备的增益调节量以检测到清晰的电晕紫外图像，而增益调节量的不同会对检测出的目标真实电晕放电强度有直接的影响。因此考虑利用可调节光源输出量的标定光源，根据检测时紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源，再通过利用紫外成像电晕检测设备对标定光源进行检测，从而计算出用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量，不仅消除了增益调节量对检测结果的影响，还消除了其它各种因素的影响。

下面描述以上构思的具体实现方式。

请参考图1，本发明实施例提供了一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法，该方法包括：

步骤100，通过调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量获取检测目标的电晕紫外图像；

步骤102，根据获取电晕紫外图像时紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源的光源输出量；

步骤104，利用紫外成像电晕检测设备对调整后的标定光源进行检测，得到标定光源图像；其中，获取标定光源图像时紫外成像电晕检测设备的增益调节量与获取电晕紫外图像时的增益调节量相同；

步骤106，根据电晕紫外图像、调整后的标定光源和标定光源图像，计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量。

本发明实施例中，能够根据紫外成像电晕检测设备检测目标时的增益调节量，来调整标定光源，通过使用相同增益调节量的紫外成像电晕检测设备对调整后的标定光源进行检测，从而计算出用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量，能够有效解决各种因素导致紫外成像电晕检测设备检测结果不一致和不真实的问题。

下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。

首先，针对步骤100，通过调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量获取检测目标的电晕紫外图像。

在实际情况中，导线及其他电气设备出现故障时，会产生电晕放电的现象，而紫外成像检测设备因其敏感度高，能够检查出设备早期的隐患而广泛应用。且紫外成像电晕检测设备能够通过成像的方式检测出检测目标的电晕放电位置和电晕放电强度。

然而，在实际应用中，由于紫外成像电晕检测设备不方便频繁更换位置，为了使紫外成像电晕检测设备检测到清晰的电晕紫外图像，需要调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量等参数，也就导致紫外成像电晕检测设备检测出的电晕放电强度不真实、不统一。因此，本发明实施例提供了一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法。

在本发明实施例中，首先需要利用紫外成像电晕检测设备对检测目标进行电晕放电检测，并通过调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量等参数，使紫外成像电晕检测设备检测到清晰的电晕紫外图像。

然后，针对步骤102，根据获取电晕紫外图像时紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源的光源输出量。

在本发明实施例中，请参考图2，至少可以使用如下步骤200-204调整标定光源的光源输出量：

步骤200，预先对紫外成像电晕检测设备各增益调节量进行标定，得到各增益调节量与实际增益量的对应关系。

在本发明实施例中，为了节省在现场调整标定光源的光源输出量的时间，可以预先在实验室对该紫外成像电晕检测设备的增益调节量的各个档位进行标定，采用专用设备，标记该紫外成像电晕检测设备不同增益档位对应的实际增益量，得到各增益档位与实际增益量的对应关系，方便在现场时根据该紫外成像电晕检测设备检测时的增益档位直接得到该紫外成像电晕检测设备的当前实际增益量。

当然，为了使标定光源能够快速根据紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整光源输出量，可以预先为实际增益量设置对应的增益区间。

举例来说，由于紫外成像电晕检测设备的增益调节量通常最大为10⁶，因此可设置增益区间为[10ⁱ,10ⁱ⁺¹)，分别标记为实际增益量G_i＝10ⁱ，i的取值范围为[0,6]，即实际增益量分别为G₀＝1,G₁＝10,G₂＝10²,G₃＝10³,G₄＝10⁴,G₅＝10⁵,G₆＝10⁶，对应的实际增益区间分别为[1,10),[10,10²),[10²,10³),[10³,10⁴),[10⁴,10⁵),[10⁵,10⁶),[10⁶,10⁷)。

那么，当该紫外成像电晕检测设备某一增益档位对应的实际增益位于[10²,10³)的增益区间中时，标记该增益档位对应的实际增益量为G₂＝10²，以此方法标记该紫外成像电晕检测设备各增益档位，即各增益调节量与实际增益量的对应关系。

需要说明的是，实际增益量对应的增益区间可以根据实际情况和需求精度确定。

步骤202，根据获取电晕紫外图像时紫外成像电晕检测设备的增益调节量和各增益调节量与实际增益量的对应关系，得到紫外成像电晕检测设备的当前实际增益量。

举例来说，若在现场检测时，紫外成像电晕检测设备的增益调节量即增益档位对应的实际增益位于[10⁵,10⁶)，那么可以得到紫外成像电晕检测设备的当前实际增益量为G₅＝10⁵。

步骤204，根据当前实际增益量调整标定光源的光源输出量。

在本发明实施例中，可以根据当前实际增益量调节标定光源的光源输入电流和/或衰减度，以调整标定光源的光源输出量。

由于紫外成像电晕检测设备在对检测目标进行检测时的实际增益量是将检测到的电晕放电强度增强，以此来检测到清晰的电晕紫外图像。因此在对标定光源调整时，是根据紫外成像电晕检测设备的当前实际增益量来减小标定光源的光源输出量。

举例来说，若当前实际增益量为G₅＝10⁵时，则通过调节标定光源的光源输入电流和/或衰减度，使标定光源的光源输出量从最大光源输出量减小10^-5倍。由于只调整标定光源的光源输入电流或衰减度，可能达不到减小10^-5倍的要求，因此可以通过将光源输入电流从最大工作电流减小10^-3倍，并通过加入10^-2的衰减度，使标定光源的光源输出量调整到10^-5倍。

需要说明的是，本发明实施例提供了一种用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定装置，来针对本步骤中使用的标定光源，该标定装置将会在本说明书后面进行介绍。

接着，针对步骤104，利用紫外成像电晕检测设备对调整后的标定光源进行检测，得到标定光源图像；其中，获取所述标定光源图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量与获取所述电晕紫外图像时的增益调节量相同。

在本发明实施例中，经过步骤100调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量获取检测目标的电晕紫外图像后，保持紫外成像电晕检测设备包括增益调节量在内的各项参数不变，利用该紫外成像电晕检测设备对步骤102中调整后的标定光源进行检测，得到紫外成像电晕检测设备检测到的标定光源图像。

最后，针对步骤106，根据电晕紫外图像、调整后的标定光源和标定光源图像，计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量。

在本发明一个实施例中，至少可以通过如下步骤S1-S2计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量：

S1，获取调整后的标定光源的发光量；

在本发明实施例中，调整后的标定光源的发光量是通过如下方式确定的：

(1)利用紫外照度计测量调整后的标定光源的光功率；

(2)根据调整后的标定光源的光功率和紫外成像电晕检测设备的帧频，计算调整后的标定光源的发光量。

在步骤(1)中，是通过紫外照度计测量直接测量调整后的标定光源的光功率。但是，为了提高目标真实发光量的现场计算速度，可以预先在实验室根据步骤200中标记的各实际增益量，来调节标定光源的光源输出量，并用紫外照度计测量各实际增益量调节后的标定光源对应的光功率。那么，在现场可以直接根据该紫外成像电晕检测设备的当前实际增益量得到调整后的标定光源的光功率，不需要再在现场使用紫外照度计测量。

举例来说，预先在实验室分别根据各实际增益量G₀＝1,G₁＝10,G₂＝10²,G₃＝10³,G₄＝10⁴,G₅＝10⁵,G₆＝10⁶调节标定光源的光源输出量，并分别用紫外照度计测量各实际增益量调节后的标定光源对应的光功率，记录下来。

例如，各实际增益量调节后的标定光源对应的光功率标记为P_si(i＝0,1,2,…6)，其中，P_s0为最大光源输出量时测量得到的光功率，即根据实际增益量为G₀＝1调节后的标定光源对应的光功率，那么同理，P_s6为最大光源输出量减小10^-6倍时的光功率，即根据实际增益量为G₆＝10⁶调节后的标定光源对应的光功率。

在本发明实施例中，步骤(2)中调整后的标定光源的发光量是通过如下公式计算得到的：

其中，L_B为调整后的标定光源的发光量；P_si为调整后的标定光源的光功率；f为紫外成像电晕检测设备的帧频。

在本发明实施例中，P_si为步骤(1)得到的，f可以从紫外成像电晕检测设备上读取到，都为已知量，因此可以计算出调整后的标定光源的发光量。

S2，根据电晕紫外图像中的目标电晕面积、紫外成像电晕检测设备与检测目标的距离、标定光源图像中的光源面积、紫外成像电晕检测设备与标定光源的距离以及调整后的标定光源的发光量，计算目标真实发光量。

在本发明实施例中，紫外成像电晕检测设备与标定光源的距离为预设距离，其中，预设距离可以为5.5m时，目标真实发光量可以通过如下公式计算得到：

其中，L_T为目标真实发光量；S_T为目标电晕面积；L_B为调整后的标定光源的发光量；S_B为光源面积；D_T为紫外成像电晕检测设备与检测目标的距离。

在本发明实施例中，S_T和S_B分别可以通过紫外成像电晕检测设备检测到的电晕紫外图像和标定光源图像计算得到，L_B为步骤S1中计算得到的已知量；D_T可以使用紫外成像电晕检测设备或辅助测量工具测量得到，因此可以计算出用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量。

如图3所示，本发明实施例提供了一种基于本说明书任一实施例，用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法的标定装置，包括：紫外光源模块、光学系统模块、电源模块和通信控制模块，其中：

紫外光源模块，用于产生标定光源；

光学系统模块，与紫外光源模块连接，用于对标定光源进行衰减；

电源模块，与紫外光源模块连接，用于给标定光源供电；

通信控制模块，与光学系统模块和电源模块连接，用于控制电源模块和光学系统模块，以控制标定光源的输入电流和对标定光源的衰减度，从而调整标定光源的光源输出量。

在本发明实施例中，该标定装置使用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法中，用于产生标定光源，并且可以执行步骤102中，根据当前实际增益量调节标定光源的光源输入电流和/或衰减度，以达到调整标定光源的光源输出量的目的。

在本发明实施例中，可以使用该标定装置对步骤102中的根据当前实际增益量调节标定光源的光源输出量。因此，下面对调整光源输出量的过程进行说明。由于紫外成像电晕检测设备的增益调节量通常最大为10⁶，且设置的实际增益量分别为G₀＝1,G₁＝10,G₂＝10²,G₃＝10³,G₄＝10⁴,G₅＝10⁵,G₆＝10⁶，因此，使用对标定光源的光源输出量调整10^-6倍进行举例。

首先，标定装置的初始状态为标定光源在最大工作电流下稳定工作，且光学系统中未加入衰减片。然后，通过控制通信控制模块，使电源模块给紫外光源模块的光源输入电流减小为最大工作电流的10^-3倍。接着，控制通信控制模块，在光学系统模块中加入10^-3衰减度的衰减片，实现了对标定光源的光源输出量10^-6倍的调整。

需要说明的是，由于只调整标定光源的光源输入电流或衰减度，达不到减小10^-6倍的要求，且调整效果难以保证。因此可以根据实际情况和调整需求选择是对标定光源的光源输入电流进行调整，还是对衰减度进行调整，或者是两种方法同时调整。

另外，在本发明实施例中，可以参考图4为光学系统模块和紫外光源模块的示意图，紫外LED灯2位于抛物面紫外反光杯3的焦点处，紫外LED灯2发出的光线经过紫外反光杯3反射后以平行光的形式反射出去。在出光口位置放置衰减片1，可对紫外LED灯2的光源强度即光源输出量进行调制，以实现对标定光源的光源输出量的衰减。

在本发明实施例中，用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定装置还包括设备端通信模块；

设备端通信模块与通信控制模块连接，用于远程控制通信控制模块，以远程控制标定光源的输入电流和对标定光源的衰减度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法，其特征在于，包括：

通过调节紫外成像电晕检测设备的增益调节量获取检测目标的电晕紫外图像；

根据获取所述电晕紫外图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源的光源输出量；

利用所述紫外成像电晕检测设备对调整后的标定光源进行检测，得到标定光源图像；其中，获取所述标定光源图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量与获取所述电晕紫外图像时的增益调节量相同；

根据所述电晕紫外图像、调整后的标定光源和所述标定光源图像，计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取所述电晕紫外图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量调整标定光源的光源输出量，包括：

预先对所述紫外成像电晕检测设备各增益调节量进行标定，得到各增益调节量与实际增益量的对应关系；

根据获取所述电晕紫外图像时所述紫外成像电晕检测设备的增益调节量和所述各增益调节量与实际增益量的对应关系，得到所述紫外成像电晕检测设备的当前实际增益量；

根据所述当前实际增益量调整所述标定光源的光源输出量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前实际增益量调整所述标定光源的光源输出量，包括：

根据所述当前实际增益量调节所述标定光源的光源输入电流和/或衰减度，以调整所述标定光源的光源输出量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电晕紫外图像、调整后的标定光源和所述标定光源图像，计算用以表征检测目标真实电晕放电强度的目标真实发光量，包括：

获取调整后的标定光源的发光量；

根据所述电晕紫外图像中的目标电晕面积、所述紫外成像电晕检测设备与所述检测目标的距离、所述标定光源图像中的光源面积、所述紫外成像电晕检测设备与所述标定光源的距离以及调整后的标定光源的发光量，计算所述目标真实发光量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，调整后的标定光源的发光量是通过如下方式确定的：

利用紫外照度计测量调整后的标定光源的光功率；

根据调整后的标定光源的光功率和所述紫外成像电晕检测设备的帧频，计算调整后的标定光源的发光量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调整后的标定光源的发光量是通过如下公式计算得到的：

其中，L_B为调整后的标定光源的发光量；P_si为调整后的标定光源的光功率；f为所述紫外成像电晕检测设备的帧频。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，当所述紫外成像电晕检测设备与所述标定光源的距离为预设距离时，所述目标真实发光量是通过如下公式计算得到的：

其中，L_T为所述目标真实发光量；S_T为所述目标电晕面积；L_B为调整后的标定光源的发光量；S_B为所述光源面积；D_T为所述紫外成像电晕检测设备与所述检测目标的距离。

8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法的标定装置，包括紫外光源模块、光学系统模块、电源模块和通信控制模块，其中：

所述紫外光源模块，用于产生所述标定光源；

所述光学系统模块，与所述紫外光源模块连接，用于对所述标定光源进行衰减；

所述电源模块，与所述紫外光源模块连接，用于给所述标定光源供电；

所述通信控制模块，与所述光学系统模块和所述电源模块连接，用于控制所述电源模块和所述光学系统模块，以控制所述标定光源的输入电流和对所述标定光源的衰减度，从而调整所述标定光源的光源输出量。

9.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，还包括设备端通信模块；

所述设备端通信模块与所述通信控制模块连接，用于远程控制所述通信控制模块，以远程控制所述标定光源的输入电流和对所述标定光源的衰减度。

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