用红外热像仪与红外测温仪诊断电气设备故障的对比研究

电气设备是故障多发装置。利用红外测温仪或红外热像仪能够检测出设备发热异常部位并确定其表面温度,再结合红外诊断标准便可对异常设备的故障严重程度进行判别,从而实现对电气设备的故障诊断。针对电气设备控制箱电气元件的发热缺陷,利用ST80+红外测温仪与FLIR E320红外热像仪进行了温度监测,并通过运用表面温度法和相对温差法进行故障严重程度诊断,对两种设备监测诊断的差异进行了分析。结果表明,利用红外热像仪能较准确地监测诊断出电气元件的过热缺陷,利用红外测温仪能检测出多数控制箱电气元件过热缺陷,但对部分缺陷的严重程度等级判别低于热像仪的判别结果。     

航空红外相机成像故障仿真研究

本文基于光学相机成像效应仿真模型，提出了一种航空红外相机典型故障效应仿真方法。在对航空红外相机的光学系统、探测器、电子电路信号对成像效应进行深入仿真的基础上，对不同类型成像故障效应进行了模拟，采用典型故障的成像表现评价指标进行全面验证评价。研究结果表明：基于红外相机成像效应的仿真模型可有效模拟多种故障成像效应，能对装备的使用维护、试验鉴定中的故障的初步分析发挥重要的指导作用。     

多谱段多通道离轴三反空间相机装调

针对离轴三反多谱段空间相机光学件自由度多、通道多且装调复杂的难题,进行了光学仿真分析和计算机辅助装调。根据光学设计结果,设计了基于光线追迹的视场光阑,给出了红外通道和可见光通道的波像差,仿真分析了次镜和三镜的灵敏度矩阵。用可见光干涉仪对全反射式红外通道进行了装调。根据干涉仪得到的Zernike像差系数,并结合计算机辅助装调仿真结果,以主镜为基准,调整次镜与三镜的空间位置关系,直至系统波前满足设计要求。装调结果表明,红外通道的中心视场RMS为0.15λ (λ=632.8 nm),边缘视场RMS为0.33λ;可见光通道的中心视场RMS为0.06λ,边缘视场RMS为0.07λ。考虑到加工和装调误差,装调结果与设计基本一致。相机在轨图像清晰,成像质量高。     

基于APP平台的电力一次设备远程智能红外监控报警系统设计

本文提出一种利用手机APP平台接收电力一次设备远程红外监控系统报警数据的方法.系统采用集可见光、红外热成像于一体的实时监测监控系统,系统采用红外热成像仪与可见光监控摄像集成的前端采样,通过红外监控软件对运行中的变电站一次设备进行远程智能监控.实现自动巡检、自动分析,把分析数据实时录入处理系统,把分析数据上传至公网用于访问的同时,又能把越限温度报警数据通过网络自动发送至手机APP平台,使运行监测人员不用打开电脑即可用手机接收报警信号,准确掌握一次设备报警情况,及时采取措施消除故障缺陷.     

红外相机

通常,红外相机的分辨率要比可见光相机的低。因此,在用红外相机检测电气装置的故障时,会存在偶尔指出的元部件不是需要更换或者修理的元部件的风险。这是由于人们难以判读和确认红外图像中所显示的物体的位置的缘故。     

±800 kV换流站红外热像监测系统研究与实现

针对±800 kV超高压换流站设备热图像的实时监测问题进行了研究。采用移动式监测终端的设计和无线Mesh组网技术,有效地实现了对站内设备进行热状态监测。系统具有红外图像和可见光图像的采集、传输、存储、告警、生成温度曲线和异常状态报告的功能。研究了设备温升的计算,区域异常告警划分和设备发热机理对照分析等关键技术,构建了典型故障信息库作为故障图样。结果表明:系统适合于较大范围对设备进行热状态进行监测,采集图像信息,功能实用。换流站的热图像图谱可用于研究设备发热机理,有效预警设备故障的发生。     

强电磁辐射下X射线条纹相机可靠性分析

X射线条纹相机是激光惯性约束聚变研究中的核心测量设备,用于捕获聚变反应中瞬态X射线发射。对X射线条纹相机在聚变反应中强电磁辐射下的可靠性进行研究,给出了X射线条纹相机的可靠性框图及结构,并对X射线条纹相机各功能单元进行可靠性分配,针对其故障进行了故障模式和影响分析(FMEA)。可靠性分析和FMEA显示,X射线条纹相机中变像管单元其可靠性分配值在各个分系统单元中最高,其故障能够引起严重故障和试验损失,是制约X射线条纹相机可靠性和稳定性的重要部件。通过对X射线条纹相机内各单元的可靠性以及故障模式分析,有助于研究人员开展有针对性的电磁辐射加固,提升相机在强电磁脉冲辐射环境中运行的可靠性。     

天基空间目标可见光相机探测能力分析

空间目标可见光相机的探测能力与空间目标可见光特性、探测器件性能指标等因素有关。为得到空间光学相机对200~1 500 km中低轨道可见光目标的探测能力,基于基本辐射理论,综合考虑空间目标几何特性、背景特性与材料特性,建立空间目标特性的数学模型,在可见光0.4~0.7μm谱段进行仿真计算。得出可见光相机对中低轨道空间目标探测能力的理论计算方法,并得出相关光学参数计算公式,为空间光学相机的设计提供理论支持。     

φ250mm、10(12)W激光远场诊断

一台激光远场CCD诊断装置，工作波长1053nm,光学孔径φ250mm；联接计算机及脉冲同步的科学CCD相机接受系统，最后得到的远场光斑图像被计算机实时地处理和显示．装置在应用于测量激光远场发散角时，必须做好如下关键技术：1）装置内各光学元件的高质量检测和低像散传输，准确地     

光学元件激光损伤在线检测装置

设计并搭建了一套光学元件表面损伤检测装置,用于激光损伤实验中光学元件表面损伤的自动化在线检测。装置主要由自动变倍显微相机、高精度位移传感器、两维扫描轴、调焦轴、快速复位平台和系统控制器组成。两维扫描轴按照规划好的弓形路径对光学元件表面激光辐照区域进行扫描,调焦轴对位移传感器反馈的离焦量进行实时修正,显微相机采集子图像并进行保存。首先,分析影响图像拼接精度的主要误差源并通过图像矫正等方法进行补偿;然后,利用图像拼接技术将矫正后的子图像矩阵进行高精度无缝拼接,得到大面积高分辨率的光学元件表面损伤图像;最后,对损伤图像进行后处理得到损伤个数和损伤面积等信息。实验结果表明:装置在5 min内实现了光学元件表面15 mm15 mm区域的扫描拼接和检测,成像系统分辨率优于228 lp/mm,图像拼接误差小于2 pixel。     

关于红外光学元件

对于红外元件和红外系统的设计师，制造商和用户来说，红外光学元件与可见光光学元件在采用的材料和呈现的温度特性方面存在着许多差异。甚至红外系统的测试都会成为问题，因为肉眼对这些波长的电磁辐射并不敏感。本文就红外系统的某些独特的问题进行综述。     

红外系统辐射特性探测功能设计

红外可以获得可见光难以获取的目标景物信息,红外辐射特性作为一种重要的光学表征方式,目前广泛应用于目标的跟踪和识别。某光电经纬仪具备中波红外跟踪功能,针对目标红外特性探测的需求,需要对其红外系统继续设计改造。本文结合设备实际情况,分析了红外辐射特性测量系统的组成及工作方式,从红外辐射温度漂移补偿、红外辐射标定方程获取、相机动态范围计算几个方面对该光电经纬仪进行改造设计,通过试验对改造后的指标进行测试验证,结果表明设计方案合理,能够达到预期目标。     

利用红外转换屏研制短波红外探测器

采用重力沉积技术制备了CaS:Eu2+,Sm3+红外上转换荧光屏,确定了最佳制屏工艺参数,研究了红外转换荧光屏的性能。设计和制作了耦合短波红外CCD 相机,对相机的成像性能进行了试验,结果表明研制的短波红外CCD 相机能够实现对1 064 nm、1 550 nm 等短波红外激光的探测和成像。采用红外转换荧光屏制作红外CCD 相机为短波红外探测器的研制提供了简便、有效的途径。     

光学-近红外相机CASCAM机械设计

光学-近红外相机CASCAM(Chinese Academy of Science,CAMera)采用光学CCD和近红外列阵HAWAII-1探测器,配备兴隆2．16望远镜可同时进行光学和近红外成像和偏振观测。CASCAM机械系统主要包括光学箱和真空箱以及致冷设计,光学箱是相机光学系统和探测器的载体,同时防止来自光学箱外部的红外热辐射;光学箱外部是真空箱,是整个系统的机械支撑,保证良好的真空密封性能,和真空泵、冷冻机一起构成了相机的致冷系统。     

红外系统对入射激光的回射特性研究

介绍了红外系统的光学特性,从理论和实验上验证了激光辐照典型红外系统产生的回射激光。通过实验测 量了红外系统内光学元件产生回射激光的效率、光斑尺寸,分析了对回射激光光斑的识别。研究结果对充分利用回射激 光,开展激光对红外系统的主动跟踪、识别闭环具有一定的实际意义。     

夜视环境下红外与可见光图像真彩色快速融合方法研究

为解决红外图像和可见光图像在夜视环境下成像效果不理想的问题,搭建一种由红外相机与RGB相机组合而成的具有结构简单、实时性高等特点的双目异型成像系统。利用双线程方式实时采集红外与可见光图像,针对非局部均值滤波(Non Local Mean,NLM)提出了一种基于熵的自适应h求解方法,能够较好的消除红外图像的噪声；之后将红外图像与可见光图像的特征点匹配后,引入基于斜率一致性的方法进行图像配准,最后采用改进基础图像融合规则的双尺度融合算法(Twoscale Image Fusion,TIF)以及多种融合算法将红外与可见光图像进行融合,获得目标明显、信息丰富且真实色彩的(Infrared Radiation and RGB,IR RGB)融合图像。TIF算法能够高效快速地将红外图像与可见光图像融合,在保留了可见光图像对周围环境的真实颜色信息特征的同时,又保留了红外图像温度提取的特点。分析数据可知,TIF算法的IR RGB图像的熵值提升了约514；其边缘强度均达到最大39991、 22433、 52880；相比普通的像素级融合规则,该方法的运行速度提升了10倍的量级。该研究在夜视环境下通过红外与可见光的实时成像在目标识别和监测等实际应用中具有非常重要的意义。     

新型紧凑型大相对孔径可见光光学系统

针对空间碎片探测相机光学系统的使用要求,借助衍射光学元件特殊的消色差和消热差特性,提出了一种结构紧凑、成像质量良好的大相对孔径空间碎片探测相机光学系统结构,解决了以往该类系统相对孔径小、结构复杂等不足的问题,给出了100mm 焦距,1/1.5 相对孔径,6对角线视场的设计实例,并进行了像质评估,该结构可满足空间碎片探测相机光学系统对能量集中度、弥散斑直径、垂轴色差、畸变、热差等像差的要求。结果表明,衍射光学元件的使用实现了系统轻量化、小型化、高像质的设计要求,大大提高了该空间碎片探测相机的成像性能,为该类系统的设计提供了一种新的思路。     

柱面光学微结构用于红外激光防护研究

激光防护是一种可广泛应用的技术,论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题,提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构,具有对可见光透过率影响小,同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能,从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列,阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0 T R/27的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟,模拟结果为:可见光平均透过率下降7%,对实用结果影响很小,并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补;1 064 nm红外激光反射率约为75%,发散角大于30。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验,实验结果与模拟结果趋势相同,最终得出结论:微柱透镜阵列能实现大角度散射,能够极大降低激光单一方向反射回波能量,从而达到了激光防护的目的。     

电子俘获材料的红外最小可激发阈值

在对撞脉冲锁模ＮｄＹＡＧ激光器产生的１．０６４μｍ超短红外脉冲激光激励下,采用参考光和测量光同时入射的测量方案,利用一台可见光条纹相机进行了电子俘获材料ＣａＳＥｕ,Ｓｍ的红外最小可激发阈值的研究,结果表明：在可见光条纹相机最小可探测能量密度Ｊｍｉｎ＝８．３×１０－１０Ｊ／ｍｍ２的条件下,测得电子俘获材料ＣａＳＥｕ,Ｓｍ的红外最小可激发阈值优于４．８×１０－９Ｊ／ｍｍ２。     

空间碎片多光谱探测相机光学系统设计

为了实现对空间碎片探测,提出了一种空间碎片多光谱探测相机光学系统,由可见光相机、长波红外相机、中波红外相机光学系统组成,三个相机共用主、次镜,在三路相机光学系统中同时加入校正组件平衡校正像差,可见光相机焦距为1000mm,视场为1.2,长波红外相机焦距为-250mm,视场为2.75,中波红外相机焦距为-500mm,视场为1.38,考虑了温度对相机像质的影响,采用热膨胀性系数小的材料作为反射镜基底,分析了三个相机光学系统在空间环境下（205℃）温度环境下的像质变化,设计结果能满足使用要求。