阅读说明：本技术 一种全日盲紫外成像仪的核心参数的测试装置及方法 (Device and method for testing core parameters of full-day blind ultraviolet imager ) 是由 胡成博 路永玲 刘洋 徐长福 刘子全 徐江涛 张照辉 贾骏 王真 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全日盲紫外成像仪的核心参数的测试装置及方法,首先利用平行光管来模拟无穷远的点目标,将被测日盲紫外成像仪放置于平行光管前接受平行光管出射的平行光,平行光管焦面上的星点孔将会在被测系统的像面上成像,以测试紫外成像仪光学成像性能；再通过积分球组、光功率计、光源、衰减片及滤光片等,以进行紫外灵敏度测试；最后通过光源、积分球及控制系统等,以测试带外抑制性能。与现有技术相比,本发明能客观反映全日盲紫外成像仪设备的全面性能,能满足实际测试校验的需要,是全日盲紫外成像仪设备非常有价值的校验平台工具,并可开发出可作为国家标准的详细试验程序及校验装置。(The invention discloses a device and a method for testing core parameters of a full-time blind ultraviolet imager.A collimator is used for simulating an infinite point target, the tested full-time blind ultraviolet imager is placed in front of the collimator to receive parallel light emitted by the collimator, a star point hole on a focal plane of the collimator is imaged on an image plane of a tested system to test the optical imaging performance of the ultraviolet imager; then, an ultraviolet sensitivity test is carried out through an integrating sphere set, an optical power meter, a light source, an attenuation sheet, an optical filter and the like; and finally, testing the out-of-band inhibition performance through a light source, an integrating sphere, a control system and the like. Compared with the prior art, the full-day blind ultraviolet imager can objectively reflect the comprehensive performance of the full-day blind ultraviolet imager, can meet the requirement of actual test and verification, is a very valuable verification platform tool for the full-day blind ultraviolet imager, and can develop a detailed test program and a verification device which can be used as national standards.)

一种全日盲紫外成像仪的核心参数的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及全日盲紫外成像仪设备的全面性能测试，尤其是涉及一种用于全日盲紫外成像仪的核心参数的测试装置及方法。

背景技术

在电力系统中绝缘子广泛应用于各个电压等级的输变电线路以及变电站中，是电力系统的关键设备之一。运行在户外条件下的绝缘子，因长期受到强电场、高温日晒、湿度、污秽、覆冰、以及机械应力的作用，或因在生产过程中存在的缺陷，难免会在运行过程中出现绝缘故障，从而出现电晕、电弧等放电现象，并有可能进一步发展至闪络、击穿，严重情况下甚至会导致电力系统大范围瓦解，造成巨大的经济损失与安全隐患。全日盲紫外成像仪设备已广泛应用很多行业，图表在电力行业，对于存在潜在问题的电力设施的巡检是其中一个最为重要的应用。紫外成像仪设备主要用于电力设备的异常放电的定位和紫外光子数的定量分析，往往需要在太阳光环境下进行检测，因此紫外成像仪设备的抗太阳光的干扰性能暨带外抑制性能也尤为重要。

目前已有多种全日盲紫外成像仪设备性能的检测方法，如黑体法、特定紫外光源法等。黑体法可以通过将改变黑体孔径D和黑体与成像仪距离R值，以获得所期望的检测结果，使用不同方法测量的SBUV相机的灵敏度差异很大，因此缺乏一个科学可比较性的权威依据。特定紫外光源法由于不同紫外成像仪设备的光谱范围不完全一致，特征紫外波长也存在显著的差异，因此采用某特地的紫外波长来标准全日盲紫外成像仪性能存在很大局限性，同时也无法使用一套装置实现紫外成像仪设备的带外抑制性能的测试与校准。

发明内容

本发明目的：为解决传统方法仅通过高温黑体和推理计算对紫外灵敏度进行量化，容易受到设备实际边界条件干扰，难以真正量化分析的问题，本发明提出了一种全日盲紫外成像仪的核心参数的的测试装置及方法。

技术方案：一种全日盲紫外成像仪的核心参数的测试装置，所述核心参数包括光学成像性能；包括用于进行光学成像性能测试的光学性能测试模块；

所述光学性能测试模块包括用于模拟无穷远的点光源的平行光管、设置在所述平行光管焦面上星点孔和计算模块；被测全日盲紫外成像仪设置在所述平行光管前，通过星点孔在被测全日盲紫外成像仪的像面上对目标进行成像得到成像光斑；

所述计算模块用于计算在各光模式下得到的成像光斑间的中心位置偏差，通过中心位置偏差来表征光学成像性能中的各光模式的重合度。

进一步的，所述光学成像性能还包括在各光模式下的角分辨率；

当需进行在在各光模式下的角分辨率的测试时，将设置在所述平行光管焦面上星点孔用靶标板代替；

被测全日盲紫外成像仪设置在所述平行光管出光口处，在各光模式下，根据被测全日盲紫外成像仪在靶标板上成的像，得到各光模式下的角分辨率测试结果。

进一步的，所述核心参数还包括紫外灵敏度性能；该测试装置还包括用于进行紫外灵敏度性能测试的紫外灵敏度性能测试模块；

所述紫外灵敏度性能测试模块包括升降载物台、平行光管、用于提供均匀光源的积分球组；

所述积分球组的两端固定在升降载物台上，所述平行光管设置在积分球组的测试光出口处；所述积分球组包括积分球、紫外光源、用于调整当前光强的衰减片和用于获取当前光强的光功率计，所述紫外光源和衰减片依次设置在所述积分球的上端，所述光功率计设置在所述积分球的下端。

进一步的，所述核心参数还包括带外抑制性能；该测试装置还包括用于进行带外抑制性能测试的带外抑制性能测试模块；

所述带外抑制性能测试模块包括升降载物台、平行光管、用于提供均匀光源的积分球和用于获取当前背景光日水平以及紫外光子数的探测器；所述积分球的两端固定在升降载物台上，且所述平行光管设置在积分球的测试光出口处；

所述积分球组包括积分球、日光光源、用于调整当前光强的衰减片和用于获取当前光强的光功率计，所述日光光源和衰减片依次设置在所述积分球的上端，所述光功率计设置在所述积分球的下端。

所述探测器设置在积分球的正前方，且该探测器内置自动估算带外抑制性能参数的太阳曲线。

本发明还公开了一种全日盲紫外成像仪的核心参数的测试方法，所述核心参数包括光学成像性能；针对光学成像性能的测试方法包括以下步骤：

步骤1：将被测日盲紫外成像仪放置于平行光管前，在各光模式下，位于平行光管焦面上的星点孔在被测日盲紫外成像仪的像面上进行成像得到各光模式下的成像光斑；

步骤2：通过计算各光模式下的成像光斑之间的中心位置偏差，基于该中心位置偏差得到被测日盲紫外成像仪的在各光模式下的重合度；

步骤3：将星点孔替换为靶标板；

步骤4：将被测日盲紫外成像仪置于平行光管的出光口处，在各种光模式下，通过被测日盲紫外成像仪对靶标板进行成像测试，得到根据成像辨识标靶两个最小辨目标所占角度大小，得到被测日盲紫外成像仪的空间分辨率。

本发明还公开一种全日盲紫外成像仪的核心参数的测试方法，所述核心参数包括紫外灵敏度性能；针对紫外灵敏度性能的测试方法包括以下步骤：

通过调整衰减片增加紫外光源的强度，直至在待测全日盲紫外成像仪上获得响应图像；通过光功率计获取当前紫外光强度，得到该待测全日盲紫外成像仪的最小紫外灵敏度。

本发明还公开一种全日盲紫外成像仪的核心参数的测试方法，所述核心参数包括带外抑制性能；针对带外抑制性能的测试方法包括以下步骤：

步骤1：将待测全日盲紫外成像仪置于升降载物台上，调节高度使日光出射光源在待测全日盲紫外成像仪视域内；

步骤2：调节衰减片使光强位于不同强度水平，得到不同强度水平的光强所对应的日光强度和待测全日盲紫外成像仪所获得的每分钟紫外光子数；

步骤3：在日光强度相同的条件下，通过待测全日盲紫外成像仪所获得的每分钟紫外光子数来判断该待测全日盲紫外成像仪的带外抑制性能。

有益效果：本发明具有以下优点：

1、本发明通过进行连续光谱进行测试，可以满足不同全日盲紫外成像仪设备的特征值，因而测试的结果更加科学；

2、本发明通过标准探测器读出当前背景光日水平以及紫外光子数，重复调节，以获取不同强度等级日光条件，可以更加客观模拟各种日光条件，更加准确具有实际操作意义。

附图说明

图1为紫外灵敏度及带外抑制测试平台示意图；

图2为积分球示意图；

图3为积分球组的平面结构示意图；

图4为积分球组的立体结构示意图

具体实施方式

现结合附图和实施例进一步阐述本发明的技术方案。

实施例1：

本实施例的一种用于全日盲紫外成像仪的光学成像性能的测试校准装置，该光学成像性能包括紫外光、可见光的重合度和在紫外光、可见光模式下的角分辨率。

该装置主要包括用于模拟无穷远的点目标的平行光管1，当需进行紫外光、可见光的重合度测试时，在平行光管1焦面上设有星点孔，将被测日盲紫外成像仪放置于平行光管1前接受平行光管1出射的平行光，该星点孔将会在被测日盲紫外成像仪的像面上成像为一个亮的光斑，在日盲紫外成像仪的可见光模式、紫外光模式下通过该星点孔分别对同一目标进行成像，得到可见光模式下的成像光斑和紫外光模式下的成像光斑，通过计算两个不同模式下的成像光斑中心位置偏差即可获得紫外光、可见光的重合度。

当需进行不同波段处的分辨率测试时，在平行光管1焦面上设有靶标板，将被测日盲紫外成像仪置于平行光管出光口处，光源照明靶标板，靶标上均匀分布多处小孔，通过紫外成像仪对靶标进行测试，根据成像可辨识靶标两个最小可辨目标所占角度大小，来评估紫外成像仪的空间分辨率。

在本实施例中，该装置的主要参数设定如下：

平行光管的焦距：850mm±1％；平行光管的口径：≥50mm；光源的工作波段：260nm-270nm及可见光波段；平行光管的视场角：≥2°；靶标板的角分辨率：＜0.3mrad。

实施例2：

如图1至图4所示，本实施例的一种用于全日盲紫外成像仪的紫外灵敏度性能的测试校准装置，包括可升降载物台2、平行光管1、用于提供均匀光源的积分球组3；该积分球组3的两端固定在可升降载物台2上，且平行光管1设置在积分球组的测试光出口处。

如图2所示，本实施例的积分球组3包括积分球31、紫外光源32、用于改变光线孔径大小的可变光阑33、用于调整可通过光波长范围的滤光片34、用于调整当前光强的衰减片35和用于获取当前光强的光功率计36，紫外光源32、可变光阑33、滤光片34和衰减片35依次紧密布局设置在积分球31的上端，光功率计36设置在积分球31的下端。

当进行紫外灵敏度性能测试时，待测全日盲紫外成像仪放置在积分球出光处，采用紫外光源32，通过调整衰减片35增加紫外光源32的强度，直至在待测全日盲紫外成像仪上获得响应图像；通过光功率计36获取当前紫外光强度，将该强度视为最小紫外灵敏度，数值越小，意味紫外成像仪紫外光灵敏度越高。在本实施例中，该装置的主要参数设定如下：

积分球出光处的光源的光谱范围：260-270nm；积分球出光处的光源的出光口径：≥50mm；积分球出光处的光源的辐射出射度：10^-14W/cm2至10^-19W/cm2可调。

实施例3：

如图1所示，本实施例的一种用于全日盲紫外成像仪设备的带外性能测试的测试校准装置，该装置包括可升降载物台2、平行光管1、用于提供均匀光源的积分球组3和标准电池探测器4；该积分球的两端固定在可升降载物台上，且平行光管1设置在积分球组3的测试光出口处。

本实施例的积分球组包括积分球、光源、用于改变光线孔径大小的可变光阑、用于调整可通过光波长范围的滤光片、用于调整当前光强的衰减片和用于获取当前光强的光功率计，光源、可变光阑、滤光片和衰减片依次紧密布局设置在积分球的上端，光功率计设置在积分球的下端。

本实施例的带外抑制性能测试主要是模拟不同天气条件下，紫外成像仪抗太阳光的干扰情况，不同天气下太阳光强度不同，仪器的抗干扰性能也不同；当进行带外抑制性能测试时，将待测日盲紫外成像仪置于可升降载物台上，调节高度使日光出射光源在待测全日盲紫外成像仪视域内；采用钨灯光源，并通过电流调节旋钮调节光强，由标准电池探测器读出当前背景光日水平以及待测全日盲紫外成像仪所获得的每分钟紫外光子数，重复调节，以获取不同强度等级日光条件，通过比较同等强度的日光水平下，紫外成像仪所获得的每分钟光子数的数值大小，数值越小暨全日盲紫外成像仪的带外抑制性能越好。

在本实施例中，该装置的主要参数设定如下：

积分球出光孔的出光口径：≥50mm；标准电池探测器内置太阳曲线，自动估算带外抑制性能参数。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上，提出了一种用于全日盲紫外成像仪的光学成像性能的测试方法，该光学成像性能包括紫外光、可见光的重合度和不同波段处的分辨率，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：通过平行光管来模拟无穷远的点光源，将被测日盲紫外成像仪放置于平行光管前接受平行光管出射的平行光，平行光管焦面上的星点孔将会在被测日盲紫外成像仪的像面上成像为一个亮的光斑；

步骤2：在被测日盲紫外成像仪的可见光模式下，通过平行光管焦面上的星点孔对目标进行成像，得到可见光模式下的成像光斑；

步骤3：在被测日盲紫外成像仪的紫外光模式下，通过平行光管焦面上的星点孔对目标进行成像，得到紫外光模式下的成像光斑；

步骤4：通过计算步骤2得到的成像光斑与步骤3得到的成像光斑的中心位置偏差，得到被测日盲紫外成像仪的紫外光、可见光的重合度；

步骤5：将平行光管的星点孔替换为靶标板；

步骤6：通过光源照明靶标板；

步骤7：将被测日盲紫外成像仪置于平行光管的出光口处，根据被测日盲紫外成像仪对靶标板所成的像，完成不同波段处的分辨率测试。

实施例5：

本实施例在实施例2的基础上，提出了一种用于全日盲紫外成像仪的紫外灵敏度性能的测试方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：将待测全日盲紫外成像仪置于可升降载物台上，调节高度并进行全日盲紫外成像仪的紫外光灵敏度性能测试；

步骤2：开启紫外光源并关闭钨灯光源；

步骤3：调整衰减片增加紫外光源的强度，直至在待测全日盲紫外成像仪上获得响应图像；

步骤4：由紫外光功率计获取当前光强，按衰减倍率计算得到衰减片出口光强，得到待测全日盲紫外成像仪的最小紫外灵敏度。紫外光的强度数值越小，意味待测全日盲紫外成像仪的紫外光灵敏度越高。

实施例6；

本实施例在实施例2的基础上，提出了一种用于全日盲紫外成像仪的带外性能测试的测试方法，该测试方法的原理为：通过模拟不同天气紫外成像仪抗太阳光的干扰情况，不同天气下太阳光强度不同，仪器的抗干扰性能也不同。该方法具体包括以下步骤：

步骤1：将待测全日盲紫外成像仪置于可升降载物台上，调节高度，使得日光出射光源在紫外成像仪视域内；

步骤2：调节光强到比较低的水平，记录当前日光强度，以及紫外成像仪所获得的每分钟紫外光子数；

步骤3：增加光强到中等水平，记录当前日光强度，以及紫外成像仪所获得的每分钟紫外光子数；

步骤4：增加光强到较高水平，记录当前日光强度，以及紫外成像仪所获得的每分钟紫外光子数；

步骤5：通过比较同等强度的日光水平下，紫外成像仪所获得的每分钟紫外光子数的数值大小，数值越小暨全日盲紫外成像仪的带外抑制性能越好。

综上，本发明能客观反映全日盲紫外成像仪设备的全面性能，能满足实际测试校验的需要，是全日盲紫外成像仪设备非常有价值的校验平台工具，并可开发出可作为国家标准的详细试验程序及校验装置。