[发明专利]一种抑制背景光的弓网燃弧检测装置

说明书

一种弓网燃弧检测装置，主要由窗口玻璃、激光指示器、背景光抑制模块、转换单元、探测单元和信号处理单元组成。所述背景光抑制模块包括第一二向色镜、第二二向色镜和日盲紫外滤光片，所述转换单元包括紫外聚焦镜头和荧光玻璃，所述探测单元包括塑料光纤和光电倍增管。所述紫外光信号通过两个二向色镜的反射后进入转换单元，而在此过程中背景光将被抑制，从而大大提高了检测装置的信号噪声比，可实现微弱紫外辐射的检测。此外，激光指示器的设置使得装置更加便于安装，紫外聚焦镜头和荧光玻璃两者配合也提高了探测灵敏度，塑料光纤的使用进一步降低了检测装置的成本。

技术领域

本发明涉及铁路安全检测和电力系统技术领域，尤其涉及一种弓网燃弧的检测装置。

背景技术

高速列车的电力输送是靠列车上的受电弓与电网接触来完成的，由受电弓和接触网组成的弓网受流系统则是铁路牵引供电系统的关键组成部分。在列车通过受电弓滑板与接触网导线之间的滑动接触而获取电能期间，会因为接触网或受电弓振动、轨道不平顺、接触悬挂沿跨距的悬挂弹性不均匀等因素，而易使接触网与受电弓发生分离，从而产生弓网燃弧现象。弓网燃弧会烧蚀接触网和受电弓滑板，产生高频噪声和过电压，降低弓网受流的质量进而影响列车的顺利运行。因此，尤其是在高速铁路快速发展伴随着维修时间大量减少的背景下，对弓网系统运行状态，特别是弓网燃弧现象的及时、快速、准确地检测对铁路运营意义重大。

弓网燃弧发出的辐射中包含了地面上几乎没有的紫外激发波段(240nm-80nm)，因此基于紫外传感检测技术的弓网燃弧非接触式检测是一种可行且颇有竞争力的方案。代表性地，专利CN107807310A公开了一种此类非接触式的弓网燃弧检测装置，其包括安装在车顶的用于接收紫外光并将紫外光转换成可见光的光收集及转换装置，以及安装在车内的用于探测和处理可见光信号的光电转换电路和信号处理装置，通过信号处理装置来判断弓网燃弧的强度并进行定位。该类检测装置虽然能够实现对弓网燃弧的检测，但是仍存在以下技术问题：(1)系统噪声比较高；在日光环境下，由于日盲紫外滤光片的性能还不足以完全滤除环境中的可见光，因而杂散光仍可直接入射至光纤探测端面，如此很容易将背景光识别成紫外辐射光从而造成虚报，影响测量结果的准确性和稳定性。(2)制备工艺要求高；目前现有技术中很多使用的荧光层需要采用镀膜等方式制备，同时荧光层对响应速度、荧光衰减时间、透过率等也都有着很高的要求，这些都大大提高了制作检测装置的工艺难度。(3)安装对准精度不高；检测装置的探测装置只能实现一定视场的探测，但是在安装该检测装置时并没有任何辅助安装的指示装置，这使得系统车顶部分设备的安装非常不便，安装过程中很难确认探头是否对准探测点区域，影响了检测的准确性。

基于以上现状，在弓网安全检测技术领域中，显然需要更好的技术方案来解决目前现有技术中的上述问题。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提出一种能够抑制背景光的弓网燃弧检测装置，采用一对二向色镜降低可见背景光的干扰，通过荧光玻璃将所探测的目标紫外光辐射转换成可见光辐射，并采用塑料光纤作为可见光波的传导媒介，从而能够更及时、快速、准确地实现对高速铁路中受电弓与接触网之间接触不良而产生的弓网燃弧现象的无源探测。

具体地，本发明的弓网燃弧检测装置包括将紫外光信号转换为可见光信号的转换单元，将可见光信号转换为电信号的探测单元，以及信号处理单元，其特征在于还包括背景光抑制模块，所述背景光抑制模块包括第一二向色镜和第二二向色镜；所述第一二向色镜和所述第二二向色镜为长波通二向色镜，能够实现长波背景光的透射以及紫外光信号的反射。优选地，所述第一二向色镜和所述第二二向色镜平行设置，因而紫外光信号须通过两次二向色镜反射，到达转换单元和探测单元，而背景光则被抑制。

进一步，在所述背景光抑制模块之前还包括窗口玻璃，所述窗口玻璃为在紫外波段高透的熔融石英玻璃，并镀有紫外增透膜。因此，窗口玻璃的设置可以隔绝外界与装置内部，并在一定程度上还能够降低背景光的影响。