專利名稱：一種夜用雙光譜頭盔顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及頭盔顯示器制造技術領域，更具體地說，涉及一種夜用雙光譜頭盔顯不器。
背景技術：
近年來，我國經濟持續高速穩步發展，電力系統規模也不斷擴大，隨著我國西電東送計劃的實施，輸電電壓等級逐步提高，500kV的輸電線路和變電所相繼落戶于全國各地， 超高壓輸變電系統廣泛應用，維護其安全、可靠地運行更顯得尤為重要。電暈放電不但會嚴重地影響人身和設備安全，而且還會導致大量的電能損耗，因此及時準確地檢測電暈放電的位置和強弱，以便于對電暈放電位置進行檢修，對保證電力系統的可靠運行、防止電力設備的損壞和減少人身傷害都有重要的意義。電暈的產生是因為不平滑的導體產生不均勻的電場，在不均勻的電場周圍，曲率半徑小的電極附近，當電壓升高到一定值時，由于空氣游離就會發生放電，形成電暈。因為在電暈的外圍電場很弱，不發生碰撞游離，電暈外圍帶電粒子基本都是電離子，這些離子便形成了電暈放電電流。簡單地說，曲率半徑小的導體電極對空氣放電，便產生了電暈。電力系統中的電暈放電使電能大量損耗，其產生的電磁脈沖會干擾無線電和高頻通信，使電力設備產生邊緣效應，破壞絕緣子，進而導致導線表面被腐蝕，使導線的使用壽命下降。因此，只有盡早發現電暈放電的位置，才能對故障部件及時維修，降低損失，避免事故。現有技術中在夜間對輸變電線路巡檢時主要采用紅外望遠鏡、紅外照相機或紫外照相機等，但是，電暈放電的目標小、強度弱，目視觀察比較困難，雖然在晚上太陽輻射微弱的情況下可以采用紫外照相機也能夠探測到電暈活動，但是這種探測過程操作比較困難， 效率低，而且費用昂貴；并且，由于紅外設備探測到的是發熱現象，當采用紅外設備探測到電暈現象時，電力線路或設備已經由于電暈而損壞嚴重，采用上述方法很難在夜間及時的檢測到電暈，進而不能及時對進行電力系統進行維護，導致難以避免的損失。基于以上原因，亟需一種便于在夜間光線較弱的情況下，及時檢測電暈的設備。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供了一種夜用雙光譜頭盔顯示器，應用于夜間的電暈的檢測，該設備能夠在夜間正常視物的情況下，及時的發現電暈現象，檢測效率高，并且該頭盔顯示器攜帶方便、準確率高、受外界環境的影響小，在對電力系統的維修過程中也可同時配戴，大大避免了電力系統的損失。為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案一種夜用雙光譜頭盔顯示器，應用于電暈檢測，包括紫外光路和可見光光路，其中，所述紫外光路包括紫外物鏡，用于攝取電暈的光信號；
與所述紫外物鏡相連的紫外像增強器，所述紫外物鏡成像于所述紫外像增強器的探測面上；位于所述紫外物鏡與所述紫外像增強器之間的紫外濾光片；第一目鏡，所述第一目鏡的物面與所述紫外像增強器的輸出面相連，人眼通過所述第一目鏡看到所述電暈的虛像，所述電暈的虛像與所述電暈位于同一位置；所述可見光光路包括物鏡，用于攝取外界景物的可見光圖像；與所述物鏡相連的第二微光像增強器，所述物鏡成像于所述第二微光像增強器的探測面上；第二目鏡，所述第二目鏡的物面與所述第二微光像增強器的輸出面相連，人眼通過所述第二目 鏡看到所述外界景物的虛像，所述外界景物的虛像與所述外界景物位于同一位置。優選的，所述紫外像增強器包括與所述紫外物鏡相連的紫外探測器，所述紫外物鏡成像于所述紫外探測器的探測面上；第一微光像增強器，所述第一微光像增強器的輸入面與所述紫外探測器的輸出面相連。優選的，所述紫外物鏡的物距為0. 3m-無窮遠，和/或所述第一目鏡的像距為 0. 3m-無窮遠。優選的，所述物鏡的物距為0. 3m-無窮遠，和/或所述第二目鏡的像距為0. 3m-無窮遠。優選的，還包括位于所述紫外像增強器的輸出面與所述第一目鏡的輸入面之間的第一光纖倒像器；以及位于所述第二微光像增強器的輸出面與所述第二目鏡的輸入面之間的第二光纖倒像器。優選的，人眼通過所述第一目鏡看到的所述電暈的虛像具體為與所述電暈等大正立的虛像；和/或所述人眼通過所述第二目鏡看到所述外界景物的虛像具體為與所述外界景物等大正立的虛像。與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點本發明實施例所提供的技術方案，將頭盔顯示器應用于電暈的檢測過程，該頭盔顯示器采用兩路光路，紫外光路中的紫外物鏡攝取電暈的光信號，通過紫外濾光片過濾掉除紫外波段之外的其它波段的光信號，之后采用紫外像增強器對攝取到的電暈的光信號進行光譜轉換并增強，將其轉換為光強較強的可見光信號，使與紫外光路所對應的人眼可以通過第一目鏡觀察到電暈的虛像。并且，將微光夜視技術應用于可見光光路，使電暈的背景經微光增強后進入另一只人眼，這樣使用者就可同時看到電暈圖像及其背景圖像，從而使用者可以很容易的判斷電暈放電的具體位置。由于主要采用紫外波段進行電暈的檢測，受外界光線影響很小，因此人眼可以清晰的看到電暈的虛像，提高了電暈的檢測準確率，并且由于頭盔顯示器本身便于攜帶，只需將其配戴在頭上即可，從而解放了雙手。同時，由于微光夜視技術的使用，使配戴者能夠在夜間光線較弱的情況下看到電暈的同時還不影響正常視物，因此檢修人員可以隨時配戴著該頭盔顯示器進行檢修工作，從而能夠及時的發現電暈現象并進行及時的檢修，大大的避免了電力系統的損失。
通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。圖1為本發明實施例公開的雙光譜頭盔顯示器的紫外光路結構示意圖；圖2為本發明實施例公開的雙光譜頭盔顯示器的可見光光路結構示意圖。
具體實施方式
正如背景技術部分所述，采用現有技術中的觀測手段，很難及時的發現電暈現象， 本發明的發明人研究發現，出現上述問題的原因是，由于電暈放電初期只能產生很少量的光子，即發光強度很弱，導致在電暈放電初期肉眼很難觀察到，當肉眼能夠看到電暈放電情況時，往往電力設備的損壞已經很嚴重了，另外，采用紅外望遠鏡和紅外照相機等紅外設備雖然也能夠探測到電暈故障，但是由于紅外設備實際探測到的是發熱現象，當檢測到電暈現象時，電力線路或設備已經因電暈而損壞嚴重了。基于以上原因，發明人考慮，由于電暈放電時的波長范圍大概為230nm-405nm之間，涵蓋了大部分的紫外波段，并且由于在夜晚發射紫外光的物體較少，因此可以利用紫外波段來檢測電暈現象，并且由于在夜晚可見光的光線也較弱，為了不影響使用者的正常視物，還需增加可見光光路，以便于在夜晚及時檢測到電暈現象并能夠及時檢修。同時，由于頭盔探測系統本身便于攜帶等特點，發明人認為可在頭盔探測系統中應用紫外光探測，以便于及時的觀測到電暈現象。以上是本申請的核心思想，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例， 而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。本發明實施例公開的雙光譜頭盔顯示器的結構圖如圖1和圖2所示，該頭盔顯示器可應用于電暈檢測，具體的，該雙光譜頭盔顯示器包括紫外光路和可見光光路，其中，圖1 為所述紫外光路的結構示意圖，圖2為可見光光路的結構示意圖。參見圖1，所述紫外光路包括
紫外物鏡11，可對紫外光成像，本實施例中用于攝取電暈的光信號；與所述紫外物鏡11相連的紫外像增強器，所述紫外物鏡11成像于所述紫外像增強器的探測面上，該紫外像增強器可將攝取的電暈的光信號進行光譜轉換并增強光信號的強度，將光強較弱的電暈的光信號轉換為光強較強的可見光信號，使人眼能夠觀測到電暈放電現象；位于所述紫外物鏡11與所述紫外像增強器之間的紫外濾光片12，濾掉除紫外波段之外的其它光信號，減少其它波段的光信號對檢測結果的影響，最大限度的攝取電暈的光信號，以便于后續處理；第一目鏡16，所述第一目鏡16的物面與所述紫外像增強器的輸出面相連，人眼通過所述第一目鏡16看到所述電暈的虛像，所述電暈的虛像與所述電暈位于同一位置；其中，所述紫外像增強器包括
與所述紫外物鏡11相連的紫外探測器13，所述紫外物鏡11成像于所述紫外探測器13的探測面上，也就是說，所述紫外探測器13的探測面即為所述紫外像增強器的探測面；第一微光像增強器14，所述第一微光像增強器14的輸入面與所述紫外探測器13 的輸出面相連。在紫外探測器13的探測面得到的是電暈的實像，此時，經紫外探測器13的電暈的光信號的強度仍然很弱，人眼很難觀測到，因此，在紫外探測器13的輸出面連接第一微光像增強器14，以對電暈的光信號的強度進行放大，以便于后續的觀測。參見圖2，所述可見光光路包括物鏡21，用于攝取外界景物的可見光圖像；與所述物21相連的第二微光像增強器22，所述物鏡21成像于所述第二微光像增強器22的探測面上，由于夜晚光線強度較弱，為了便于在夜間正常視物，可同通過第二微光像增強器22將物鏡21攝取的外界景物的可見光圖像的光強進行放大，以便于人眼能夠觀測清楚；第二目鏡24，所述第二目鏡24的物面與所述第二微光像增強器22的輸出面相連， 人眼通過所述第二目鏡24看到所述外界景物的虛像，所述外界景物的虛像與所述外界景物位于同一位置。需要說明的是，通過第一目鏡16看到的是電暈倒立的虛像，如果電暈發生位置與人眼平視時的視線存在一定的偏差，則人眼看到的電暈的發生位置就會與其實際發生位置出現偏差，同理，通過第二目鏡24看到的外界景物的虛像也是倒立的，很不便于對外界景物的觀察。因此，為了使人眼看到的虛像與實像相同，且位于同一位置，本實施例中公開的頭盔顯示器還包括，位于所述紫外像增強器的輸出面(即所述第一微光像增強器14的輸出面)與所述第一目鏡16的輸入面之間的第一光纖倒像器15 ；以及位于所述第二微光像增強器22的輸出面與所述第二目鏡24的輸入面之間的第二光纖倒像器23。光纖倒像器是可以將傳輸的圖像反轉180°的光學元件。增加所述第一光纖倒像器15以及第二光纖倒像器23之后，人眼通過所述第一目鏡看到的所述電暈的虛像具體為與所述電暈等大正立的虛像；和/或所述人眼通過所述第二目鏡看到所述外界景物的虛像具體為與所述外界景物等大正立的虛像，以便于人眼對外界景物和電暈現象的觀測。圖1和圖2中為了便于區分實物與虛像，將實物和虛像分開畫出，實際觀測時，實物與虛像是重合的。另外，需要說明的是，本實施例中為了便于對電暈的檢測，以及在檢測到電暈放電后能夠及時進行維修，需要在維修過程中仍能夠清楚的看到電暈現象以及外界景物，并且， 產生電暈的設備的虛像應與觀測到的電暈的虛像重合于原實物的位置，因此，需要使紫外物鏡11和物鏡21的物距相同，第一目鏡16與第二目鏡24的像距相同，且在同一光路中物鏡物距應與目鏡的像距相同。優選的，本實施例中所述紫外物鏡11的物距為0. 3m-無窮遠，和/或所述第一目鏡16的像距為0. 3m-無窮遠，所述物鏡21的物距為0. 3m-無窮遠，和/或所述第二目鏡24 的像距為0. 3m-無窮遠；更優選的，所述紫外物鏡11的物距為0. 5m-無窮遠，和/或所述第一目鏡16的像距為0. 5m-無窮遠，所述物鏡21的物距為0. 5m-無窮遠，和/或所述第二目鏡24的像距為0. 5m-無窮遠。為了達到上述目的，兩種光路的控制部件具體有2種設計方式，一是若紫外光路和可見光光路分別由不同的控制部件控制，則需要使二者的控制部件的控制參數相同，以使兩路光路的物距和像距相同，二是若紫外光路和可見光光路同時由一個控制部件控制， 則需要調整該控制部件對兩路光路的控制參數，使其對兩路光路的控制參數相同，以使兩路光路的物距和像距相同。本發明實施例所提供的應用于電暈的檢測過程的雙光譜頭盔顯示器，主要可應用于電暈的夜間探測。 該頭盔顯示器采用兩路光路，紫外光路中的紫外物鏡攝取電暈的光信號，通過紫外濾光片過濾掉除紫外波段之外的其它波段的光信號，之后采用紫外像增強器對攝取到的電暈的光信號進行光譜轉換并增強，將其轉換為光強較強的可見光信號，使與紫外光路所對應的人眼可以通過第一目鏡觀察到電暈的虛像。并且，將微光夜視技術應用于可見光光路，使電暈的背景經微光增強后進入另一只人眼，這樣使用者就可同時看到電暈圖像及其背景圖像，從而使用者可以很容易的判斷電暈放電的具體位置。由于主要采用紫外波段進行電暈的檢測，受外界光線影響很小，因此人眼可以清晰的看到電暈的虛像，提高了電暈的檢測準確率，并且由于頭盔顯示器本身便于攜帶，只需將其配戴在頭上即可，從而解放了雙手。同時，由于微光夜視技術的使用，使配戴者能夠在夜間光線較弱的情況下看到電暈的同時還不影響正常視物，因此檢修人員可以隨時配戴著該頭盔顯示器進行檢修工作，從而能夠及時的發現電暈現象并進行及時的檢修，大大的避免了電力系統的損失。并且，由于本實施例中采用紫外波段進行電暈的檢測，因此，在霧天等不好的天氣情況下仍然能正常工作，準確定位，完全適用于高壓變電系統和輸電線路等的夜間故障檢測。本發明各實施例中詳細描述的僅是該頭盔顯示器的光路部分，本領域技術人員可以理解，上述各個光學元件之間是通過一定的機械結構相互連接的，并且，除光路部分之夕卜，該頭盔顯示器還應包括電路部分，用于為各元件供電，如為紫外物鏡、目鏡、像增強器等供電的電路和電源。本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其他部分的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理 可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種夜用雙光譜頭盔顯示器，應用于電暈檢測，其特征在于，包括紫外光路和可見光光路，其中，所述紫外光路包括紫外物鏡，用于攝取電暈的光信號； 與所述紫外物鏡相連的紫外像增強器，所述紫外物鏡成像于所述紫外像增強器的探測面上；位于所述紫外物鏡與所述紫外像增強器之間的紫外濾光片，濾掉除紫外波段之外的其它光信號；第一目鏡，所述第一目鏡的物面與所述紫外像增強器的輸出面相連，人眼通過所述第一目鏡看到所述電暈的虛像，所述電暈的虛像與所述電暈位于同一位置； 所述可見光光路包括 物鏡，用于攝取外界景物的可見光圖像；與所述物鏡相連的第二微光像增強器，所述物鏡成像于所述第二微光像增強器的探測面上；第二目鏡，所述第二目鏡的物面與所述第二微光像增強器的輸出面相連，人眼通過所述第二目鏡看到所述外界景物的虛像，所述外界景物的虛像與所述外界景物位于同一位置。
2.根據權利要求1所述的雙光譜頭盔顯示器，其特征在于，所述紫外像增強器包括 與所述紫外物鏡相連的紫外探測器，所述紫外物鏡成像于所述紫外探測器的探測面上；第一微光像增強器，所述第一微光像增強器的輸入面與所述紫外探測器的輸出面相連。
3.根據權利要求1所述的雙光譜頭盔顯示器，其特征在于，所述紫外物鏡的物距為 0. 3m-無窮遠，和/或所述第一目鏡的像距為0. 3m-無窮遠；所述物鏡的物距為0. 3m-無窮遠，和/或所述第二目鏡的像距為0. 3m-無窮遠。
4.根據權利要求1、2或3所述的雙光譜頭盔顯示器，其特征在于，還包括位于所述紫外像增強器的輸出面與所述第一目鏡的輸入面之間的第一光纖倒像器；以及位于所述第二微光像增強器的輸出面與所述第二目鏡的輸入面之間的第二光纖倒像ο
5.根據權利要求4所述的雙光譜頭盔顯示器，其特征在于，人眼通過所述第一目鏡看到的所述電暈的虛像具體為與所述電暈等大正立的虛像；和/或所述人眼通過所述第二目鏡看到所述外界景物的虛像具體為與所述外界景物等大正立的虛像。
全文摘要
本發明實施例公開了一種應用于電暈檢測的夜用雙光譜頭盔顯示器，包括紫外光路和可見光光路，紫外光路包括紫外物鏡；與所述紫外物鏡相連的紫外像增強器；位于所述紫外物鏡與所述紫外像增強器之間的紫外濾光片；物面與所述紫外像增強器的輸出面相連的第一目鏡；可見光光路包括物鏡，用于攝取外界景物的可見光圖像；與所述物鏡相連的第二微光像增強器；物面與所述第二微光像增強器的輸出面相連的第二目鏡。該設備能夠在夜間及時的發現電暈現象，檢測效率高，并且該頭盔顯示器攜帶方便、準確率高、受外界環境的影響小，在對電力系統的維修過程中也可同時配戴，大大避免了電力系統的損失。
文檔編號G02B13/14GK102200642SQ20111013743
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者趙順龍 申請人:華北電力大學(保定)