CN207586350U - 一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统 - Google Patents

Abstract

一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，包括光学变焦镜头、日盲紫外线检测单元及CPU，所述日盲紫外线检测单包括紫外光敏管及信号处理电路，紫外光敏管设于光学变焦镜头的成像处，紫外光敏管与信号处理电路连接，信号处理电路与CPU连接；还包括距离传感器，距离传感器与CPU连接。本实用新型在了解当前绝缘子紫外监测系统研究现状的基础上，设计一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，该系统通过“日盲”紫外变焦镜头与距离传感器判断绝缘子与监测系统的相对距离并自动对焦，将绝缘子发出的紫外光集中到日盲紫外线检测单元上，大大增加了绝缘子在线监测系统的检测距离。本系统检测距离可达20米以上，设计简单，重量轻，便于监测人员携带与使用，具有良好的应用前景。

Description

一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统

技术领域

本实用新型涉及绝缘子监测技术领域，特别是一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统。

背景技术

绝缘子是电力系统中十分重要的一类电气设备，为了保证绝缘子安全可靠运行，除了采用性能良好的绝缘材料以外，还要对运行中绝缘子的绝缘状况进行在线监测，随时掌握电气设备的安全性能，获取绝缘子的相关数据。

在绝缘子在线监测方法中，通过设计绝缘子紫外检测系统来对绝缘子进行故障预警或预报是当前的研究热点，但绝缘子运行时产生的紫外放电十分微弱，远距离精确测定绝缘子的紫外放电量存在一定困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，通过加入的光学变焦装置可以聚焦绝缘子发出的紫外光，提升绝缘子紫外检测系统的监测距离与精度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：包括光学变焦镜头、日盲紫外线检测单元及CPU，所述日盲紫外线检测单包括紫外光敏管及信号处理电路，紫外光敏管设于光学变焦镜头的成像处，紫外光敏管与信号处理电路连接，信号处理电路与CPU连接；还包括距离传感器，距离传感器与CPU连接。

优选的，所述光学变焦镜头自物方至像方依次排列有第一透镜片、第一非球面透镜片、第二非球面透镜片，第二透镜片及第三透镜片，第一透镜片的半径大于第二透镜片的半径；第一透镜片朝向第一非球面透镜片的面为凹面，另一面为凸面；第二透镜片及第三透镜片的两面均为凸面，第一非球面透镜片朝向第二非球面透镜片的面为凹面，另一面为凸面；第二非球面透镜片朝向第二透镜片的面为凹面，另一面为凸面。

优选的，所述CPU还与上位机连接。

优选的，所述光学变焦镜头采用MGF2材料制成。

优选的，所述CPU采用MSP430F149单片机。

优选的，所述紫外光敏管GUVC-T20GD-U紫外传感器。

本实用新型在了解当前绝缘子紫外监测系统研究现状的基础上，设计一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，该系统通过“日盲”紫外变焦镜头与距离传感器判断绝缘子与监测系统的相对距离并自动对焦，将绝缘子发出的紫外光集中到日盲紫外线检测单元上，大大增加了绝缘子在线监测系统的检测距离。本系统检测距离可达20米以上，设计简单，重量轻，便于监测人员携带与使用，具有良好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新光学变焦镜头的结构示意图；

图中：第一透镜片1，第一非球面透镜片2，第二非球面透镜片3，第二透镜片4，第三透镜片5，紫外光敏管6。

具体实施方式

如图1所示，一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：包括光学变焦镜头、日盲紫外线检测单元及CPU，所述日盲紫外线检测单包括紫外光敏管及信号处理电路，紫外光敏管设于光学变焦镜头的成像处，紫外光敏管与信号处理电路连接，信号处理电路与CPU连接；还包括距离传感器，距离传感器与CPU连接，距离传感器用于测量绝缘子与仪器之间的距离。可以用于本系统的距离传感器很多，本系统拟使用美国Omega公司生产的OS303红外距离传感器，可以满足本系统的测量需求。

优选的，如图2所示，所述光学变焦镜头自物方至像方依次排列有第一透镜片1、第一非球面透镜片2、第二非球面透镜片3，第二透镜片4及第三透镜片5，第一透镜片1的半径大于第二透镜片4的半径；第一透镜片1朝向第一非球面透镜片2的面为凹面，另一面为凸面；第二透镜片4及第三透镜片5的两面均为凸面。为了减小系统长度，简化系统结构，本系统加入2个非球面透镜，即第一非球面透镜片2与第二非球面透镜片3，第一非球面透镜片2朝向第二非球面透镜片3的面为凹面，另一面为凸面；第二非球面透镜片3朝向第二透镜片4的面为凹面，另一面为凸面，通过加入非球面镜片可以降低光学镜头的装调难度与制造成本，使其形状，能量分布特性符合绝缘子在线监测系统的要求。本系统的工作波段为240~280nm，视场角为-3-3°，变焦范围为30~60mm，足以满足绝缘子在线监测的需求，F数为4，满足系统成像聚焦要求。镜头材质选择可以透过“日盲”紫外波段的MGF2材料，最大程度的减小了光线偏折与损失的问题。该设计可以保证光学变焦装置的检测距离至少达到20M以上，在检测距离内自动聚焦绝缘子发出的“日盲”波段的紫外光。

优选的，所述CPU还与上位机连接。为方便使用者，可以直接在电脑上观察、记录数据，在硬件中引入了无线串口蓝牙装置。

优选的，所述光学变焦镜头采用MGF2材料制成。不会出现光线偏折与损失的问题。

优选的，所述CPU采用MSP430F149单片机。

优选的，所述紫外光敏管GUVC-T20GD-U紫外传感器。

优选的，所述CPU与光学变焦镜头的变焦装置连接，调节光学变焦镜头的焦距。

光学变焦镜头采用变焦“日盲”紫外光学镜头，基于绝缘子检测过程中紫外光学系统大视场搜索、小视场探测的需求，本专利运用ZEMAX软件，设计光学变焦镜头提升绝缘子紫外监测系统的检测性能。

本光学镜头采用测距对焦方式，通过距离传感器检测绝缘子与仪器之间的距离，再命令光学镜头调整至对应的焦距，确保绝缘子发出的紫外光能尽可能汇聚到像面中心。

日盲紫外线检测单元的作用是收集紫外光学镜头汇聚的“日盲”波段紫外光线，并将其转化为脉冲信号发送给嵌入式系统。日盲紫外线监测单元的检测模块为紫外光敏管与信号处理电路，分别监测并获取绝缘子放出的紫外脉冲，作为绝缘子运行状况的判断依据；

其中，日盲紫外线检测单元选用紫外光敏管GUVC-T20GD-U作为核心检测模块，它可以探测到波长为220-280nm的狭窄光源，它对可见光几乎完全没有感应，也不需要过滤任何可见光。系统经过实际试验和测试，最终选用紫外线传感器驱动电路的控制信号频率为400Hz，占空比为0.35的PWM信号，驱动电压幅值为220V，需用高压驱动，使紫外传感器既能得到较高的灵敏度，又有较少的干扰，能得到最好的测试效果。

本申请选择MSP430F149作为嵌入式系统的CPU。 MSP430F14X系列是TI公司2000年底新推出的超低功耗Flash型的16位RISC指令集单片机并具有丰富的片内外围设备，是一款功能强大，性价比极高的单片机。特别适用于各种专用的、小型的、省电的、可移动的、对计算要求很高的仪用仪表设备之中，对实时性要求较高的控制系统同样适用。

距离传感器首先检测紫外检测系统与绝缘子的相对距离，并向CPU发送距离检测信号，CPU收到信号并命令光学变焦镜头自动变焦，收集绝缘子发出的日盲紫外线并汇聚到日盲紫外线监测单元中，日盲紫外线监测单元将监测的结果发送给嵌入式系统，判断绝缘子是否处于正常工作状态向上位机发送监测数据并在液晶显示屏中显示。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：包括光学变焦镜头、日盲紫外线检测单元及CPU，所述日盲紫外线检测单包括紫外光敏管（6）及信号处理电路，紫外光敏管（6）设于光学变焦镜头的成像处，紫外光敏管（6）与信号处理电路连接，信号处理电路与CPU连接；还包括距离传感器，距离传感器与CPU连接。

2.根据权利要求1所述一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：所述光学变焦镜头自物方至像方依次排列有第一透镜片（1）、第一非球面透镜片（2）、第二非球面透镜片（3），第二透镜片（4）及第三透镜片（5），第一透镜片（1）的半径大于第二透镜片（4）的半径；第一透镜片（1）朝向第一非球面透镜片（2）的面为凹面，另一面为凸面；第二透镜片（4）及第三透镜片（5）的两面均为凸面，第一非球面透镜片（2）朝向第二非球面透镜片（3）的面为凹面，另一面为凸面；第二非球面透镜片（3）朝向第二透镜片（4）的面为凹面，另一面为凸面。

3.根据权利要求1所述一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：所述CPU还与上位机连接。

4.根据权利要求1所述一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：所述光学变焦镜头采用MGF2材料制成。

5.根据权利要求1所述一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：所述CPU采用MSP430F149单片机。

6.根据权利要求1所述一种含光学变焦装置的绝缘子紫外监测系统，其特征在于：所述紫外光敏管GUVC-T20GD-U紫外传感器。