[发明专利]一种大视场的紫外光探测系统及其应用

说明书

本发明公开了一种大视场的紫外光探测系统，属于紫外光探测领域，其包括光学接收单元、光电传感器、电源模块、信号处理模块以及信号分析显示单元，其中，光学接收单元用于接收紫外光，光电传感器用于将光学接收单元接收的紫外光信号转换为电信号，电源模块与光电传感器相连接，以用于产生设定的电压供光电传感器工作，信号处理模块用于将来自光电传感器的电信号进行滤波或/和放大处理，信号分析显示单元用于分析经信号处理模块处理后的电信号，以获得表征紫外光的参数，信号分析显示单元还用显示出紫外光的参数。本发明装置能较好的探测GIS电晕放电。

技术领域

本发明属于紫外光探测领域，更具体地，涉及一种大视场的紫外光探测系统。

背景技术

紫外光探测在国民生活中显得越来越重要，比如在高压变电站里对电弧放电产生的紫外光进行探测，就可以得出对应电弧放电的一些信息，比如强度和放电脉冲频率。

高压变电站里的GIS(中文名称：气体绝缘全封闭组合电器，英文全称：GasInsulated Switchgear))通常会因为其内部的高电压和狭小空间形成高场强分布，使电晕放电发生的机率增大。

根据相关研究表明，GIS内中间导电杆上的毛刺或杂物、壳体上的毛刺或杂物、自由移动的金属微粒、盆式绝缘子的微粒、悬浮屏障和内部缺陷等因素在高电压运行时，会引起场强分布差异化，引发电晕放电的情况产生。发生电晕放电不仅预示着高压开关电气元件的绝缘性能会出现问题，而且会使电气元件的性能进一步恶化，进而影响GIS的正常运行工作，威胁整个电网的正常运行。由于GIS电晕放电存在的安全隐患，有必要对其进行实时监测。

探测光的强度可以用的探测器种类有多种，常用的有光电导探测器、光伏探测器。其中，光电导探测器利用了光电导效应，即在材料吸收光子时会引起载流子的浓度变化，从而导致材料电导率改变。但是，由于光电导探测器的响应时间大致等于光生载流子的寿命，其响应时间在几十毫秒到几秒之间，这是它的工作原理导致的缺陷，这样就使得光电导探测器基本不适用于窄脉冲光信号的检测，而且光电导探测器的光敏面通常较小，不适于探测较大视场的信号光，因此在一些特殊的探测场合，光电导探测器是不合适的。

光伏探测器的响应频率的范围很宽，这跟探测器的种类有关，下面以紫外光探测常用的肖特基结光电二极管为例说明。肖特基势垒是由金属与半导体接触形成的，一般用Au、Cr或Al与GaN、GaAs或GaAsP等半导体接触，所以可以把肖特基势垒光电二极管看成是一个结深为零、表面覆盖着薄而透明金属膜的PN结，这使得探测器对紫外光的吸收特别好，吸收后激发的光生载流子在复合前就会被强电场扫出，这就提高了光生载流子的产生效率和收集效率。虽然，光伏探测器的光敏面可以做到比较大，但是它的响应频率不一定合适，无法探测到GIS电晕放电产生的高频紫外光。

因此，需要开发出一套装置或者方法能够探测到GIS电晕放电。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种大视场的紫外光探测系统及其应用，其目的在于，通过设计光学接收单元和光电传感器配合工作，能以较大的接收视角接收高频弱光强的紫外光，并具有较好的灵敏度，本发明装置能较好的探测GIS电晕放电。

为实现上述目的，本发明提供了一种大视场的紫外光探测系统，包括光学接收单元、光电传感器、电源模块、信号处理模块以及信号分析显示单元，其中，所述光学接收单元用于接收紫外光，所述光电传感器用于将光学接收单元接收的紫外光信号转换为电信号，所述电源模块与所述光电传感器相连接，以用于产生设定的电压供光电传感器工作，所述信号处理模块用于将来自光电传感器的电信号进行滤波或/和放大处理，所述信号分析显示单元用于分析经信号处理模块处理后的电信号，以获得表征紫外光的参数，所述信号分析显示单元还用显示出所述紫外光的参数。