CN206725090U - 一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及成像光谱仪，具体涉及一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，包括微处理器，与微处理器相连的阵列探测器，与阵列探测器相连的用于成像预览的预览成像单元，与阵列探测器相连的用于光谱成像的光谱成像单元，与微处理器和预览成像单元相连的用于调节预览成像单元中物距的第二调焦单元，与微处理器和光谱成像单元相连的用于调节光谱成像单元中物距的第一调焦单元，与微处理器、预览成像单元和光谱成像单元相连的用于向预览成像单元或光谱成像单元反射待测物体光信号的切换单元；本实用新型所提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的成像区域选择时间较长、物距匹配度较低以及成像准确性较差等缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及成像光谱仪，具体涉及一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪。
背景技术
遥感技术的发展经历了全色(黑白)成像、彩色成像以及多光谱扫描成像等阶段后，上世纪80年代初期出现的成像光谱技术使光学遥感进入到了一个崭新的阶段——高光谱遥感阶段。所谓高光谱遥感指的是具有高光谱分辨率的遥感科学与技术，其中所使用到的成像光谱仪能在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和短波红外等区域获得许多非常窄且光谱连续的图像数据。成像光谱仪为每一个像元提供数十甚至数百个窄波段的光谱信息，由此组成一条完整且连续的光谱曲线。成像光谱仪将视场范围内所观察到的各种地物以完整的光谱曲线记录下来，而对记录的数据进行分析和研究则是众多学科所要进行的工作。
高光谱遥感技术是一门新兴的交叉学科，其建立在传感器、计算机等领域的基础上，并广泛涉及电磁波理论、光谱学与色度学、物理光学、几何光学、电子工程、信息学、地理学、农学、大气学、海洋学等多门学科。电磁波理论则是高光谱遥感技术的物理基础，电磁波与地表物质的相互作用机理、电磁波在不同介质中的传输模型和对电磁波进行接收与分析是综合各学科的核心所在。由于不同地物具有不同的光谱特征，利用高光谱图像可以有效区分、识别地物，因而高光谱遥感技术被广泛应用于大气探测、医学诊断、物质分类和目标识别、国土资源、环境监测和城市遥感等众多领域中。
成像光谱仪的成像原理是：当待测物体被光谱相机捕获后，将会得到一个一维的影像以及对应的光谱信息，而当电控移动平台带动样品连续运行时，则能够得到待测物体连续的一维影像以及实时的光谱信息，而此过程中的所有数据都将被计算机软件记录，最终将会获得一个包含了影像信息和光谱信息的三维数据立方体。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，能够有效克服现有技术所存在的成像区域选择时间较长、物距匹配度较低以及成像准确性较差等缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，包括微处理器，与所述微处理器相连的阵列探测器，与所述阵列探测器相连的用于成像预览的预览成像单元，与所述阵列探测器相连的用于光谱成像的光谱成像单元，与所述微处理器和预览成像单元相连的用于调节预览成像单元中物距的第二调焦单元，与所述微处理器和光谱成像单元相连的用于调节光谱成像单元中物距的第一调焦单元，与所述微处理器、预览成像单元和光谱成像单元相连的用于向预览成像单元或光谱成像单元反射待测物体光信号的切换单元；
所述预览成像单元包括位于第二滑轨上的第二聚焦镜，以及与所述第二聚焦镜相连的用于将第二聚焦镜聚焦后的光信号反射至阵列探测器的第二球面反射镜；
所述光谱成像单元包括位于第一滑轨上的第一聚焦镜，与所述第一聚焦镜相连的用于滤除测量波段以外光信号的滤光片，与所述滤光片相连的用于调节光通量的挡板，与所述挡板相连的用于反射挡板光信号的准直镜，与所述准直镜依次相连的用于分光并校正谱线弯曲的第一棱镜、光栅和第二棱镜，以及与所述第二棱镜相连的用于将校正后的光信号反射至阵列探测器的第一球面反射镜；
所述第二调焦单元包括位于第二聚焦镜上的滑轮，以及用于控制所述滑轮的第二调焦电机；
所述第一调焦单元包括位于第一聚焦镜上的滑轮，以及用于控制所述滑轮的第一调焦电机；
所述切换单元包括受所述微处理器控制的电机，与所述电机相连的转轴，以及位于所述转轴上的用于向预览成像单元或光谱成像单元反射待测物体光信号的反射镜。
优选地，所述微处理器与阵列探测器无线通信。
优选地，所述微处理器与电机无线通信。
优选地，所述微处理器与第一调焦电机无线通信。
优选地，所述微处理器与第二调焦电机无线通信。
优选地，所述第一棱镜、第二棱镜对称设于光栅两侧，且第一棱镜的光轴与第二棱镜的光轴关于光栅面对称。
(三)有益效果
与现有技术相比，本实用新型所提供的一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪利用光谱成像技术对高压线缆进行光谱成像，并且能够根据光谱成像的结果对高压线缆的结冰情况进行分析；预览成像单元能够在光谱成像前对成像区域进行预览，因此可以有效缩短成像区域的选择时间，提高系统效率；第一调焦单元能够对光谱成像单元中的物距进行调节，第二调焦单元能够对预览成像单元中的物距进行调节，使光谱成像单元中的物距与预览成像单元中的物距相匹配，保证光谱成像单元和预览成像单元拥有一致的视场；光谱成像单元中的第一棱镜、光栅和第二棱镜能够有效校正光谱成像中的谱线弯曲，确保光谱成像的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，如图1所示，包括微处理器，与微处理器相连的阵列探测器，与阵列探测器相连的用于成像预览的预览成像单元，与阵列探测器相连的用于光谱成像的光谱成像单元，与微处理器和预览成像单元相连的用于调节预览成像单元中物距的第二调焦单元，与微处理器和光谱成像单元相连的用于调节光谱成像单元中物距的第一调焦单元，与微处理器、预览成像单元和光谱成像单元相连的用于向预览成像单元或光谱成像单元反射待测物体光信号的切换单元；
预览成像单元包括位于第二滑轨上的第二聚焦镜，以及与第二聚焦镜相连的用于将第二聚焦镜聚焦后的光信号反射至阵列探测器的第二球面反射镜；
光谱成像单元包括位于第一滑轨上的第一聚焦镜，与第一聚焦镜相连的用于滤除测量波段以外光信号的滤光片，与滤光片相连的用于调节光通量的挡板，与挡板相连的用于反射挡板光信号的准直镜，与准直镜依次相连的用于分光并校正谱线弯曲的第一棱镜、光栅和第二棱镜，以及与第二棱镜相连的用于将校正后的光信号反射至阵列探测器的第一球面反射镜；
第二调焦单元包括位于第二聚焦镜上的滑轮，以及用于控制滑轮的第二调焦电机；
第一调焦单元包括位于第一聚焦镜上的滑轮，以及用于控制滑轮的第一调焦电机；
切换单元包括受微处理器控制的电机，与电机相连的转轴，以及位于转轴上的用于向预览成像单元或光谱成像单元反射待测物体光信号的反射镜。
微处理器与阵列探测器无线通信，微处理器与电机无线通信，微处理器与第一调焦电机无线通信，微处理器与第二调焦电机无线通信，第一棱镜、第二棱镜对称设于光栅两侧，且第一棱镜的光轴与第二棱镜的光轴关于光栅面对称。
使用前，微处理器通过无线通信控制第二调焦电机，第二调焦电机通过驱动滑轮使第二聚焦镜在第二滑轨上滑动，从而间接调节预览成像单元中的物距；同时，微处理器通过无线通信控制第一调焦电机，使得光谱成像单元中的物距与预览成像单元中的物距相匹配，保证光谱成像单元和预览成像单元拥有一致的视场。
使用时，微处理器通过无线通信控制电机，电机带动转轴转动，进而带动反射镜转动，使得经反射镜反射的高压线缆光信号射向第二聚焦镜。第二聚焦镜能够将高压线缆的光信号反射到第二球面反射镜上；第二球面反射镜能够将高压线缆的光信号反射到阵列探测器上；经过阵列探测器处理后的数据通过无线通信发送给微处理器，从而对成像区域进行预览，有效缩短成像区域的选择时间，提高系统效率。
微处理器通过无线通信控制电机，电机带动转轴转动，进而带动反射镜向相反的方向转动，使得高压线缆的光信号反射到第一聚焦镜上。第一聚焦镜能够将高压线缆的光信号反射到滤光片上；滤光片能够滤除测量波段以外光信号；光信号到达挡板后将被挡板遮住一部分，从而实现对光通量的调节；准直镜能够将高压线缆的光信号反射到第一棱镜上；第一棱镜、光栅和第二棱镜组成一种PGP分光原件，不但能够有效校正谱线弯曲还能进行分光，使得不同波长的光信号分布在不同位置；第一曲面反射镜能够将分光后的光信号反射到阵列探测器上；经过阵列探测器处理后的数据通过无线通信发送给微处理器，从而实现光谱成像，利用光谱成像的结果可以对高压线缆的结冰情况进行分析。
本实用新型所提供的一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪利用光谱成像技术对高压线缆进行光谱成像，并且能够根据光谱成像的结果对高压线缆的结冰情况进行分析；预览成像单元能够在光谱成像前对成像区域进行预览，因此可以有效缩短成像区域的选择时间，提高系统效率；第一调焦单元能够对光谱成像单元中的物距进行调节，第二调焦单元能够对预览成像单元中的物距进行调节，使光谱成像单元中的物距与预览成像单元中的物距相匹配，保证光谱成像单元和预览成像单元拥有一致的视场；光谱成像单元中的第一棱镜、光栅和第二棱镜能够有效校正光谱成像中的谱线弯曲，确保光谱成像的准确性。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，其特征在于：包括微处理器，与所述微处理器相连的阵列探测器，与所述阵列探测器相连的用于成像预览的预览成像单元，与所述阵列探测器相连的用于光谱成像的光谱成像单元，与所述微处理器和预览成像单元相连的用于调节预览成像单元中物距的第二调焦单元，与所述微处理器和光谱成像单元相连的用于调节光谱成像单元中物距的第一调焦单元，与所述微处理器、预览成像单元和光谱成像单元相连的用于向预览成像单元或光谱成像单元反射待测物体光信号的切换单元；
所述预览成像单元包括位于第二滑轨上的第二聚焦镜，以及与所述第二聚焦镜相连的用于将第二聚焦镜聚焦后的光信号反射至阵列探测器的第二球面反射镜；
所述光谱成像单元包括位于第一滑轨上的第一聚焦镜，与所述第一聚焦镜相连的用于滤除测量波段以外光信号的滤光片，与所述滤光片相连的用于调节光通量的挡板，与所述挡板相连的用于反射挡板光信号的准直镜，与所述准直镜依次相连的用于分光并校正谱线弯曲的第一棱镜、光栅和第二棱镜，以及与所述第二棱镜相连的用于将校正后的光信号反射至阵列探测器的第一球面反射镜；
所述第二调焦单元包括位于第二聚焦镜上的滑轮，以及用于控制所述滑轮的第二调焦电机；
所述第一调焦单元包括位于第一聚焦镜上的滑轮，以及用于控制所述滑轮的第一调焦电机；
所述切换单元包括受所述微处理器控制的电机，与所述电机相连的转轴，以及位于所述转轴上的用于向预览成像单元或光谱成像单元反射待测物体光信号的反射镜。
2.根据权利要求1所述的监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，其特征在于：所述微处理器与阵列探测器无线通信。
3.根据权利要求1所述的监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，其特征在于：所述微处理器与电机无线通信。
4.根据权利要求1所述的监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，其特征在于：所述微处理器与第一调焦电机无线通信。
5.根据权利要求1所述的监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，其特征在于：所述微处理器与第二调焦电机无线通信。
6.根据权利要求1所述的监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪，其特征在于：所述第一棱镜、第二棱镜对称设于光栅两侧，且第一棱镜的光轴与第二棱镜的光轴关于光栅面对称。
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