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        紫外像增強(qiáng)器用于電力安全檢測(cè)的研究

        2015-03-31 07:42:43蕾,顧
        紅外技術(shù) 2015年11期
        關(guān)鍵詞:增強(qiáng)器濾光片光電子

        匡 蕾,顧 燕

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        紫外像增強(qiáng)器用于電力安全檢測(cè)的研究

        匡 蕾1,顧 燕2

        (1. 江蘇省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院,江蘇 南京 210042;2. 北方夜視技術(shù)股份有限公司,江蘇 南京 211106)

        隨著日盲紫外探測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展,紫外電暈探測(cè)成為電力設(shè)備安全檢測(cè)的主要手段之一。測(cè)試了國產(chǎn)碲銫陰極紫外像增強(qiáng)器的光譜響應(yīng)特性曲線,并計(jì)算了太陽輻射照射下,配備有深截止日盲紫外濾光片的紫外像增強(qiáng)器所產(chǎn)生的光電子數(shù),驗(yàn)證了國產(chǎn)碲銫陰極紫外像增強(qiáng)器在深截止日盲紫外濾光片的濾光作用下,可以滿足強(qiáng)烈陽光背景下電暈檢測(cè)的需求。

        日盲紫外;像增強(qiáng)器;電暈探測(cè);紫外濾光片

        0 引言

        電暈放電是氣體介質(zhì)在不均勻電場(chǎng)中的局部自持放電現(xiàn)象。當(dāng)高壓帶電體的電壓達(dá)到可以產(chǎn)生電暈的臨界電壓,或者帶電體表面電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到電暈電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),帶電體周圍會(huì)因局部電場(chǎng)過于集中而發(fā)生電暈放電。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速發(fā)展,國家電力行業(yè)的規(guī)模越來越大,超高壓、特高壓電網(wǎng)越來越多。電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝及維護(hù)缺陷,例如高壓設(shè)備的粗糙表面、終端的尖角區(qū)域、斷股的高壓導(dǎo)線及絕緣層表面的損壞等缺陷和安全隱患,都會(huì)在高電壓運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電暈放電。電暈放電會(huì)產(chǎn)生高頻脈沖諧波,干擾外部電磁環(huán)境,還會(huì)產(chǎn)生巨大的能量損失,造成電力設(shè)備的損壞,引起重大的安全事故[1-2]。因此,研究能夠有效地檢測(cè)出電暈放電的設(shè)備,使電力系統(tǒng)的缺陷及時(shí)進(jìn)行處理,電力系統(tǒng)可以安全可靠的運(yùn)行非常重要。

        電暈放電所輻射的光譜涵蓋了紅外波段、可見光波段以及紫外波段[3]。電暈檢測(cè)常見的方法有介質(zhì)損耗分析法、脈沖電流法、超高頻局部放電檢測(cè)法、色譜分析法、紅外熱像法、聲測(cè)法等[4],這些方法存在易受外界環(huán)境影響,檢測(cè)周期長,不易定量分析等缺點(diǎn),在實(shí)際檢測(cè)電暈放電的應(yīng)用中存在局限性。紫外檢測(cè)技術(shù)是近幾年來應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的新技術(shù),目前,應(yīng)用最為廣泛的是南非CSIR公司生產(chǎn)的CoroCAM系列紫外成像儀和以色列與美國電力科學(xué)研究院(EPRI)共同開發(fā)的DayCor系列紫外成像儀[5]。通過檢測(cè)電力設(shè)備產(chǎn)生電暈放電時(shí)發(fā)出的紫外信號(hào),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)高壓輸電線路的電暈放電,達(dá)到評(píng)價(jià)電力設(shè)備安全狀況的目的,從而提前發(fā)現(xiàn)安全隱患。

        目前對(duì)紫外輻射強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)分析主要有紫外光子計(jì)數(shù)測(cè)量和紫外光功率測(cè)量?jī)煞N方法[6]。本文簡(jiǎn)介了基于紫外像增強(qiáng)器的日盲紫外電暈探測(cè)基本原理,測(cè)試了3組北方夜視集團(tuán)有限公司研制的銻銫紫外像增強(qiáng)器的光譜響應(yīng)曲線,并通過計(jì)算驗(yàn)證了配備有深截止日盲紫外濾光片的高性能紫外像增強(qiáng)器可以滿足太陽輻射背景下電力系統(tǒng)電暈放電的檢測(cè)需求。

        1 日盲紫外電暈探測(cè)原理

        太陽輻射是自然界中最主要的紫外輻射來源,但是由于大氣層中的臭氧等氣體分子的強(qiáng)烈吸收和散射,使得波長在280nm以下的紫外光線幾乎不會(huì)到達(dá)地球表面,因此,稱280nm以下的紫外輻射為“日盲”紫外?!叭彰ぁ弊贤獾倪@一特征使得工作在“日盲”紫外波段的探測(cè)器等幾乎不會(huì)受到來自背景環(huán)境的干擾[7-8],在軍用和民用方面得到廣泛應(yīng)用[9-10]。如圖1所示的太陽輻射光譜圖[11],虛線表示法向直接日射光譜輻射度,即在某一給定的平面接收器上,從以日面為中心的小立體角內(nèi)接收到的輻射通量與該平面面積之比,實(shí)線表示半球向日射光譜輻照度,即在某一給定平面上,從其上方天空半球(包括直接日射輻射通量)接收的太陽輻射通量與該平面面積之比。由圖1可知,波長為200~280nm的輻射光譜被強(qiáng)烈吸收。在這個(gè)波段內(nèi)的太陽輻射背景光功率密度小于10-13W/m2。當(dāng)波長超過280nm后,太陽光譜輻照度迅速上升。

        電暈放電產(chǎn)生的紫外光譜主要在200~400nm附近波段。如圖2所示的空氣中典型的電暈放電光譜[12]。在300~380nm波長范圍電暈放電輻射的光譜最強(qiáng),但是由于此處太陽輻射比電暈放電強(qiáng)很多,并不適合電暈檢測(cè)。在200~280nm的日盲波段,雖然電暈放電的強(qiáng)度要弱很多,但此處太陽輻射的光譜幾乎被地球的臭氧層所吸收而近似為零。因此,發(fā)生在200~280nm日盲波段的電暈放電可以在強(qiáng)烈的太陽輻射背景下探測(cè)出來。

        紫外像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)及工作流程如圖3所示,其主要由紫外光電陰極、微通道板(Microchannel plate,簡(jiǎn)稱MCP)、熒光屏等部件組成,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱紫外輻射信號(hào)的探測(cè)及成像。

        圖1 太陽光譜輻照度曲線

        目標(biāo)發(fā)出的微弱紫外輻射圖像經(jīng)前端光學(xué)系統(tǒng)照射入紫外像增強(qiáng)器的輸入窗口,位于輸入窗口另一側(cè)的紫外光電陰極將紫外波段的光子轉(zhuǎn)化成光電子,形成微弱的電子圖像,并輸運(yùn)到真空中;在真空環(huán)境電場(chǎng)的作用下,光電子向陽極方向加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)微通道板輸入端,由微通道板進(jìn)行電子倍增,形成增強(qiáng)的電子圖像;在熒光屏和微通道板間正高壓的作用下,電子加速轟擊熒光屏,使電子圖像轉(zhuǎn)化為可見光圖像,可被人眼或光敏傳感器接收,最終實(shí)現(xiàn)微弱紫外輻射圖像到可見光圖像的轉(zhuǎn)化和能量的增強(qiáng)。在目標(biāo)紫外輻射極其微弱的情況下,可通過增加微通道板兩端工作電壓,或采用雙微通道板甚至三微通道板結(jié)構(gòu),提高紫外像增強(qiáng)器輻射增益,使像增強(qiáng)器工作在光子計(jì)數(shù)模式,在熒光屏后耦合CCD,組成紫外光子計(jì)數(shù)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)紫外信號(hào)的探測(cè)。

        圖2 電暈放電紫外光譜分布

        圖3 紫外像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)及工作流程圖

        由于紫外像增強(qiáng)器在超過280nm的波長范圍仍有響應(yīng),因此,強(qiáng)烈的太陽輻射仍然會(huì)對(duì)紫外信號(hào)的探測(cè)產(chǎn)生干擾。為了去除強(qiáng)烈太陽光的干擾,在電暈放電探測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中,需要在紫外像增強(qiáng)器的前端增加對(duì)可見光深截止的日盲紫外濾光片以去除濾除日盲紫外區(qū)以外的可見光。圖4所示為電暈檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖。

        2 實(shí)驗(yàn)與計(jì)算

        電暈放電在200~280nm光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生的紫外輻射及其微弱,在這種情況下,紫外像增強(qiáng)器須采用光子計(jì)數(shù)模式進(jìn)行電暈檢測(cè)。太陽輻射背景通過濾光片和紫外像增強(qiáng)器后產(chǎn)生的電子數(shù)可以由下式計(jì)算:

        式中:PE表示在時(shí)間間隔D內(nèi)紫外像增強(qiáng)器受太陽輻射的影響產(chǎn)生的光電子數(shù),PE的值越小,對(duì)電暈檢測(cè)的干擾越小;()表示太陽的輻射功率譜;D表示計(jì)算時(shí)的波長間隔;D表示時(shí)間間隔;()表示紫外片對(duì)波長為入射光的透過率;cathode表示像增強(qiáng)器中光陰極輸入面的面積;()表示波長為的光子能量;QE()表示光陰極的量子效率,可根據(jù)其與光譜響應(yīng)()的相互關(guān)系得到:

        QE()=1.24()/(2)

        利用高精度光譜響應(yīng)測(cè)試裝置測(cè)試了自主研制的Te-Cs陰極紫外像增強(qiáng)器的光譜響應(yīng)曲線,并利用式(2)計(jì)算得到相應(yīng)的量子效率曲線。紫外像增強(qiáng)器光譜響應(yīng)曲線及量子效率曲線如圖5所示。

        3組紫外像增強(qiáng)器在200~280nm之間均有較高的量子效率,其中紫外像增強(qiáng)器-I的量子效率最高,當(dāng)波長超過280nm,像增強(qiáng)器的量子效率開始下降,紫外像增強(qiáng)器-I的量子效率下降最快。由圖5可知,采用Te-Cs陰極的紫外像增強(qiáng)器,其在280~400nm間都是有一定響應(yīng)的,不能直接實(shí)現(xiàn)電暈放電檢測(cè)。本文選用1片專用于日盲探測(cè)的深截止日盲紫外濾光片,其透過率曲線如圖6所示,該濾光片的透過率在超過280nm以后迅速降低,當(dāng)波長超過400nm時(shí),透過率近似為零。

        為研究國產(chǎn)紫外像增強(qiáng)器光電陰極的光譜響應(yīng)與日盲紫外濾光片組合使用后的光譜響應(yīng)度,本文計(jì)算了280~400nm波段范圍內(nèi)的太陽光譜輻射背景下,紫外像增強(qiáng)器產(chǎn)生的光電子數(shù),以分析太陽光譜輻射背景對(duì)用于檢測(cè)電力系統(tǒng)電暈放電現(xiàn)象的紫外像增強(qiáng)器的影響。紫外像增強(qiáng)器陰極面為18mm的圓型區(qū)域,計(jì)算時(shí),每5nm取一個(gè)計(jì)算點(diǎn),D為1s,采用深截止日盲紫外濾光片的紫外像增強(qiáng)器在時(shí)間D內(nèi)由太陽光譜輻射產(chǎn)生的光電子數(shù)如表1所示。

        圖4 電暈檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖

        Fig.4 Principle block diagram of corona detection system

        圖5 紫外像增強(qiáng)器的光譜特性曲線

        Fig.5 Spectral characteristic curves of ultraviolet image intensifier

        圖6 濾光片的透過率曲線

        計(jì)算結(jié)果表明,紫外像增強(qiáng)器的光譜響應(yīng)特性對(duì)紫外電暈檢測(cè)系統(tǒng)的性能有重要影響,像增強(qiáng)器在超過280nm波長的光譜響應(yīng)下降越快,其在太陽輻射下產(chǎn)生的光電子數(shù)越少。表1中的幾種組合都可以適用于成像應(yīng)用的紫外探測(cè),但紫外日盲探測(cè)很多情況下應(yīng)用于光子計(jì)數(shù)模式,紫外像增強(qiáng)器-I在濾光片的濾光作用下,受太陽輻射影響產(chǎn)生的光電子數(shù)較少,能夠滿足光子計(jì)數(shù)探測(cè)模式的要求,而紫外像增強(qiáng)器-II和紫外像增強(qiáng)器-III由于在超過280nm波長處仍有較高的響應(yīng),通過濾光片的濾光作用,仍會(huì)產(chǎn)生較多的光電子,干擾目標(biāo)輻射的探測(cè)結(jié)果。由表1數(shù)據(jù)可知,為了實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效地電暈檢測(cè),一方面需要改進(jìn)紫外像增強(qiáng)器的光譜特性,使紫外像增強(qiáng)器在日盲波段的響應(yīng)較高,同時(shí)超過280nm的響應(yīng)可以迅速下降;另一方面,由于濾光片在消除太陽輻射引起的背景干擾中也起著關(guān)鍵作用,增加截止深度可以提高濾光片在日盲檢測(cè)中的性能。

        3 結(jié)論

        1)利用深截止紫外日盲濾光片濾光,北方夜視技術(shù)股份有限公司研制的Te-Cs陰極紫外日盲型像增強(qiáng)器可滿足日間電力安全電暈檢測(cè)的需求;

        2)應(yīng)用于太陽輻射背景下的電暈檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)紫外像增強(qiáng)器光譜截止特性和紫外濾光片的截止深度有很高的性能要求,提升紫外像增強(qiáng)器在日盲波段的響應(yīng),以及紫外日盲濾光片的截止深度利于實(shí)現(xiàn)靈敏度更高的電力安全電暈檢測(cè)。

        表1 紫外像增強(qiáng)器在太陽輻射下產(chǎn)生的光電子數(shù)的計(jì)算結(jié)果

        [1] 楊寧, 吳旭濤, 畢建剛, 等. 紫外成像技術(shù)在電暈放電檢測(cè)中影響因素的試驗(yàn)研究[J]. 高壓電器, 2012, 48(12): 59-64.

        YANG Ning, WU Xu-tao, BI Jian-gang, et al. Experimental Research of Influence Factors in Detecting Corona Discharge by UV Imaging Method[J]., 2012, 48(12): 59-64.

        [2] 肖冬萍, 何為, 謝鵬舉, 等. 高壓輸電線路電暈放電特性及其電磁輻射場(chǎng)計(jì)算[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2007, 31(21): 52-55.

        XIAO Dong-ping, HE Wei, XIE Peng-ju, et al. Study on corona discharge characteristic of high voltage transmission line and calculation of its electromagnetic radiation field[J]., 2007, 31(21): 52-55.

        [3] 閆豐, 于子江, 于曉, 等. 電暈探測(cè)紫外ICCD相機(jī)圖像噪聲分析與處理[J]. 光學(xué)精密工程, 2006, 14(4): 709-713.

        YAN Feng, YU Zi-jiang, YU Xiao, et al. Noise analysis and processing of ultraviolet ICCD for corona detection[J]., 2006, 14(4): 709-713.

        [4] 郭俊, 吳廣寧, 張血琴, 等. 局部放電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2005, 20(2): 29-35.

        GUO Jun, WU Guang-ning, ZHANG Xue-qin, et al. The Actuality and perspective of partial discharge detection techniques[J]., 2005, 20(2): 29-35.

        [5] 姚樹友, 熊蘭, 王皓宇, 等. 基于紫外脈沖的污穢絕緣子電暈放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 高電壓技術(shù), 2009, 35(4), 844-848.

        YAO Shu-you, XIONG Lan, WANG Hao-yu, et al. Corona discharge monitoring system for polluted insulators based on UV pulses[J], 2009, 35(4): 844-848.

        [6] 張繼軍. 高壓放電紫外檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京: 中國電力出版社, 2009.

        ZHANG Ji-jun.[M]. Beijing: China Electric Power Press, 2009.

        [7] 王保華, 李妥妥, 鄭國憲. 日盲紫外探測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展, 2014, 51(2):155-160.

        WANG Bao-hua, LI Tuo-tuo, ZHENG Guo-xian. Research of solar blind ultraviolet detection system[J]., 2014, 51(2): 155-160.

        [8] 權(quán)利, 王穎, 龍維剛, 等. 紫外圖像傳感器技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 半導(dǎo)體光電, 2013, 34(4): 537-541.

        QUAN Li, WANG Ying, LONG Wei-gang, et al. Advances in UV image sensor technology[J]., 2013, 34(4): 537-541.

        [9] 姚官生, 張向鋒, 丁嘉欣, 等. Pt/CdS Schottky紫外探測(cè)器的光電性能研究[J]. 紅外技術(shù), 2014, 36(6): 443-445.

        YAO Guan-sheng, ZHANG Xiang-feng, DING Jia-xin, et al .Research on the Photoelectric Characteristics of the Pt/CdS Schottky UV Detector[J]., 2014, 36(6): 443-445.

        [10] 韋永林, 趙寶升, 賽小鋒, 等. 高量子效率碲化銫紫外日盲陰極研制[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào), 2012, 32(7): 555-558.

        WEI Yong-lin, ZHAO Bao-sheng, SAI Xiao-feng, et al. Development of cesium telluride UV cathode with high quantum efficiency and solar-blind characteristics[J]., 2012, 32(7): 555-558.

        [11] ASTM Standard G173-03. Standard Tables for Reference Solar Spectral Irradiances: Direct Normal and Hemispherical on 37° Tilted Surface[S]. ASTM international, West Conshohocken, PA, 2003.

        [12] Lindner M B, Elstein S, Lindner P. Solar blind and bispectral imaging with ICCD, BCCD, and EBCCD cameras[C]//, 1998, 3434: 22-31.

        Research on the Application of UV Image Intensifier in Security Detection of Power Equipment

        KUANG Lei1,GU Yan2

        (1.,210042,; 2.,211106,)

        With the rapid development of solar-blind ultraviolet(UV) detection technology, UV corona detection becomes an efficient method for safety tests of power equipment. This paper tests the spectral characteristics of domestic-made UV image intensifier with CsTe cathode, calculates the number of photoelectrons generated by UV image intensifier with deep cut-off filter under solar irradiances, and verifies that domestic-made UV image intensifier with CsTe cathode can meet requirements of the corona detection under the strong sunlight by the deep cut-off UV filter.

        solar blind UV,image intensifier,corona detection,UV filter

        TN23

        A

        1001-8891(2015)11-0986-05

        2015-09-02;

        2015-11-10.

        匡蕾(1970-),女,研究員級(jí)高級(jí)工程師,碩士,主要從事化工等高危行業(yè)安全生產(chǎn)技術(shù)研究、安全生產(chǎn)技術(shù)咨詢與服務(wù)。E-mail:13815879679@163.com。

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