CN214845580U - 一种用于放电检测的光电传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于放电检测的光电传感器，该光电传感器包括外壳、窗片、光源、可见光成像模组、紫外探测器和主控电路；其中，外壳内设有紫外探测器、用于生成可见光图像信号的可见光成像模组和主控电路，可见光成像模组与紫外探测器并行设置；外壳上开设有正对可见光成像模组的可见光镜头的第一开口和正对紫外探测器的紫外镜头的第二开口，窗片安装于第二开口处，光源设置于外壳上，该光源用于对柜内进行照明；可见光成像模组、紫外探测器和光源分别与主控电路连接，主控电路用于接收可见光图像信号并对其进行叠加处理后输出，其能够让紫外和可见光处于同一视场，并能拍摄出清晰的放电可见光信号，还能实现准确定位放电位置。

Description

一种用于放电检测的光电传感器

技术领域

本实用新型涉及紫外放电检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于放电检测的光电传感器。

背景技术

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，电网中的高压设备如开关柜、箱式变、干式变、绝缘子等在长期的电、热、机械和环境等因素的作用下，绝缘性能会逐渐降低。当高压设备的绝缘性能降低到一定程度后，将产生电晕放电的现象，电晕放电时气体分子会持续获得并释放能量，释放能量同时产生光波及声波。如果对这些高压设备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。

紫外线的波长范围是10nm～380nm，太阳光中也含有紫外线, 而太阳光中低于280nm波段的紫外光在穿越大气层时，会被臭氧层吸收殆尽，实际上辐射到地面上的太阳紫外线波长大都在280nm 以上,低于280nm的波长区间称为太阳盲区。电晕放电发生时，通常会产生波段为太阳盲区紫外光，若能探测到,只可能是来自地面上目标物体的辐射。因此，利用这一特点，选择该盲区作为探测波段，可以检测电气设备的绝缘状况，进行分析判断电气设备外绝缘的真实状况。

目前，紫外光学检测技术因其非接触、灵敏度高、误报率低以及抗干扰能力强在电力检测领域中得到了一定应用。专利号为201610425564 .9的中国专利公开了一种高压电力设备放电信号采集系统，主要包括紫外传感器、USB摄像头、光源、电源，所述紫外传感器、USB摄像头、光源电路并联，所述紫外传感器、USB摄像头、光源均与电源连通，通过紫外传感器将会检测到局部放电的紫外光，再将设备局部放电产生的紫外光信号转换成电信号，经过控制电路进入嵌入式计算机系统，打开LED灯，为USB摄像头进行视频图像采集提供光源。上述高压电力设备放电信号采集系统，能够定位放电位置检测出背景目标的放电强度，但是上述装置在检测时会存在以下问题：1、紫外放电检测区域与USB摄像头拍摄到放电位置图像不匹配的问题，从而无法实现对放电位置的准确定位。2、点亮LED灯时，容易使得设备放电发出的微弱可见光信号被LED灯光覆盖，反而不容易拍摄出微弱的可见光放电信号。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于放电检测的光电传感器，其能够让紫外视场中央和可见光视场中央重合，并能拍摄出清晰的放电可见光图像信号，还能实现准确定位放电位置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种用于放电检测的光电传感器，包括外壳、窗片、光源、可见光成像模组、紫外探测器和主控电路；

所述外壳内设置有紫外探测器、用于生成可见光图像信号的可见光成像模组和主控电路，所述可见光成像模组与所述紫外探测器并行设置；

所述外壳上开设有正对所述可见光成像模组的可见光镜头的第一开口和正对所述紫外探测器的紫外镜头的第二开口，所述窗片安装于所述第二开口处，所述光源设置于所述外壳上；

所述可见光成像模组、所述紫外探测器和光源分别与所述主控电路连接，所述主控电路用于接收可见光图像信号并对其进行叠加处理后输出。

进一步地，所述主控电路包括图像处理模块、紫外数据采集模块、光源控制模块、综合处理模块和数据发送模块；

所述紫外数据采集模块与所述紫外探测器连接，所述图像处理模块与所述可见光成像模组连接，所述光源控制模块与所述光源连接；

所述综合处理模块分别与所述图像处理模块、所述紫外数据采集模块、光源控制模块和所述数据发送模块相连接；所述综合处理模块将所述紫外数据采集模块输出的数字信号叠加至所述可见光成像模组生成的可见光图像信号上，叠加处理后的信号通过所述数据发送模块发送给后台进行显示。

进一步地，所述可见光成像模组包括可见光镜头和可见光成像器件，所述可见光镜头与所述紫外镜头的光轴相互平行，且，两个光轴距离小于150mm。

进一步地，所述窗片能够透过波长为280 nm以下的紫外光，所述窗片为平板玻璃或者聚光透镜中的任意一种。

进一步地，所述紫外探测器只响应280 nm以下的紫外光。

与现有技术相比，运用本实用新型的光电传感器的优点在于：

1、本实用新型的光电传感器由于可见光成像模组与紫外探测器的光轴平行且靠近，使得二者视场中央重合，使得紫外放电故障点呈现在可见光视场范围内，从而避免了放电故障点脱离开可见光视场。

2、本实用新型的光电传感器，首先启动光源对柜内进行照明，然后通过可见光成像模组对柜内环境进行拍照，此时所拍的照片作为背景底照P1；当发生放电时，利用可见光成像模组对柜内放电情况进行拍照，此时所拍的照片作为P2，然后经主控电路对可见光成像模组分别拍摄的照片P1和P2进行叠加处理，以将照片P2的柜内放电故障点叠加在背景底照P1上，从而实现放电故障点的准确定位，并将拍摄的背景底照P1设置透明系数x，将拍摄的柜内放电情况P2设置透明系数y，以使经主控电路处理后显示的图像P= x*P1+y*P2，从而使微弱的放电可见光信号不会被光源背景淹没，可见光放电信号更加清晰。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本实用新型的用于放电检测的光电传感器的结构示意图；

图2为本实用新型的用于放电检测的光电传感器的主控电路的功能模块示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：1、外壳；2、窗片；3、光源；4、可见光成像模组；41、可见光镜头；42、可见光成像器件；5、紫外探测器；6、主控电路；61、图像处理模块；62、紫外数据采集模块；63、综合处理模块；64、数据发送模块；65、光源控制模块；7、第二光轴；8、第一光轴。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

请一并参阅图1至图2，本实施例提供一种用于放电检测的光电传感器，包括外壳1、窗片2、光源3、可见光成像模组4、紫外探测器5和主控电路6；其中，外壳1内设置有紫外探测器5、用于生成可见光图像信号的可见光成像模组4和主控电路6，可见光成像模组4与紫外探测器5并行设置；外壳1上开设有正对可见光成像模组4的可见光镜头41的第一开口和正对紫外探测器5的紫外镜头的第二开口，窗片2安装于第二开口处，以使柜内放电故障点释放的紫外线能透过窗片2而被紫外探测器5检测到，光源3设置于外壳1上，该光源3用于对柜内进行照明；可见光成像模组4、紫外探测器5和光源3分别与主控电路6连接，主控电路6用于接收可见光图像信号并对其进行叠加处理后输出。

应用本实施例的光电传感器，首先启动光源3对柜内进行照明，然后通过可见光成像模组4对柜内环境进行拍照，此时所拍的照片作为背景底照P1；当发生放电时，紫外探测器5检测到紫外放电信号，启动可见光成像模组4对柜内放电情况进行拍照，此时所拍的照片作为P2，然后经主控电路6对可见光成像模组4分别拍摄的照片P1和P2进行叠加处理，以将照片P2的柜内放电故障点叠加在背景底照P1上，从而实现放电故障点的准确定位。

针对主控电路6的具体结构，如图2所示，主控电路6包括图像处理模块61、紫外数据采集模块62、光源控制模块65、综合处理模块63和数据发送模块64；其中，紫外数据采集模块62与紫外探测器5连接，图像处理模块61与可见光成像模组4连接，光源控制模块65与光源3连接；综合处理模块63分别与图像处理模块61、紫外数据采集模块62、光源控制模块65和数据发送模块64相连接；综合处理模块63将紫外数据采集模块62输出的数字信号叠加至可见光成像模组4生成的可见光图像信号上，叠加处理后的信号通过数据发送模块64发送给后台进行显示，从而将放电故障点清晰地显示在背景底照上，以便于维修人员对放电位置进行排查和修理。

在本实施例中，可见光成像模组4包括可见光镜头41和可见光成像器件42，可见光镜头41的第一光轴8与紫外镜头的第二光轴7相互平行，且，两个光轴距离小于150mm。

在本实施例中，窗片2能够透过波长为280 nm以下的紫外光，窗片2为平板玻璃或者聚光透镜中的任意一种，并且，紫外探测器5只响应280 nm以下的紫外光，采用这样的设置是为了避免太阳光中含有280 nm以上的紫外光会干扰紫外探测器5检测的准确性。

具体地，本实用新型的光电传感器由于可见光成像模组4与紫外探测器5的光轴平行且靠近，使得二者视场中央重合，使得紫外放电故障点呈现在可见光视场范围内，从而避免了放电故障点脱离开可见光视场，以使紫外探测器5所能探测到的放电故障点都能显示并定位在可见光成像模组4拍摄的背景底照P1上。

另外，本实用新型还提供了一种用于放电检测的光电传感器使用方法，包括以下步骤：

（1）安装时，将传感器装置固定于被检测目标物附近；

（2）安装完成后，首先启动光源3照明，随后启动所述可见光成像模组4对柜内环境拍照，经所述图像处理模块61处理后将拍摄的照片作为底照P1，所述底照 P1的图像信息输入到所述综合处理模块63，并通过所述综合处理模块63设置P1的透明度系数为x，其中0≤x≤1；

（3）当放电发生时，放电产生的紫外光通过所述窗片2到达所述紫外探测器5，所述紫外探测器5对紫外光进行响应，所述紫外数据采集模块62将响应的紫外光进行采集后转换为数字信号输入到所述综合处理模块63，并通过数据发送模块64发出放电告警信号；

（4）当所述紫外探测器5检测到紫外放电信号时，启动所述可见光成像模组4进行拍照，经所述图像处理模块61处理后获得照片P2；

（5）将照片P2的图像信息输入到所述综合处理模块63，由综合处理模块63设置照片P2的透明度系数为y，其中0≤y≤1，且x+y=1；

（6）所述综合处理模块63获得一幅处理后的图像P，其中P=x*P1+y*P2,为了使得放电信号和背景信号都比较清晰，适当调整x和y的取值。

应用本实用新型的光电传感器，首先启动光源3对柜内进行照明，然后通过可见光成像模组4对柜内环境进行拍照，此时所拍的照片作为背景底照P1；当发生放电时，利用可见光成像模组4对柜内放电情况进行拍照，此时所拍的照片作为P2，然后经综合处理模块63对可见光成像模组4分别拍摄的照片P1和P2进行叠加处理，以将照片P2的柜内放电故障点叠加在背景底照P1上，从而实现放电故障点的准确定位，并将拍摄的背景底照P1设置透明系数x，将拍摄的柜内放电情况P2设置透明系数y，以使经主控电路6处理后显示的图像P=x*P1+y*P2，从而使微弱的放电可见光信号不会被光源3背景淹没，可见光放电信号更加清晰。

需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，包括外壳、窗片、光源、可见光成像模组、紫外探测器和主控电路；

所述外壳内设置有紫外探测器、用于生成可见光图像信号的可见光成像模组和主控电路，所述可见光成像模组与所述紫外探测器并行设置；

所述外壳上开设有正对所述可见光成像模组的可见光镜头的第一开口和正对所述紫外探测器的紫外镜头的第二开口，所述窗片安装于所述第二开口处，所述光源设置于所述外壳上；

所述可见光成像模组、所述紫外探测器和光源分别与所述主控电路连接，所述主控电路用于接收可见光图像信号并对其进行叠加处理后输出。

2.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，所述主控电路包括图像处理模块、紫外数据采集模块、光源控制模块、综合处理模块和数据发送模块；

所述紫外数据采集模块与所述紫外探测器连接，所述图像处理模块与所述可见光成像模组连接，所述光源控制模块与所述光源连接；

所述综合处理模块分别与所述图像处理模块、所述紫外数据采集模块、光源控制模块和所述数据发送模块相连接；所述综合处理模块将所述紫外数据采集模块输出的数字信号叠加至所述可见光成像模组生成的可见光图像信号上，叠加处理后的信号通过所述数据发送模块发送给后台进行显示。

3.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，所述可见光成像模组包括可见光镜头和可见光成像器件，所述可见光镜头与所述紫外镜头的光轴相互平行，且，两个光轴距离小于150mm。

4.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，所述窗片能够透过波长为280 nm以下的紫外光，所述窗片为平板玻璃或者聚光透镜中的任意一种。

5.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，所述紫外探测器只响应280 nm以下的紫外光。

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