JP2005241624A - Luminescence detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光による紫外線発生位置を検出するための発光検出装置に係り、特に送電線用鉄塔などの電気設備などにおける、コロナ放電の発生を検出するのに有効な発光検出装置に関する。 The present invention relates to a light emission detection device for detecting a position where ultraviolet rays are generated by light emission, and more particularly to a light emission detection device effective for detecting the occurrence of corona discharge in an electrical facility such as a power transmission tower.
電気設備においては、電気絶縁の劣化に伴い微小なコロナ放電を発生する場合がある。すなわち、コロナ放電を検出することで、電気的な絶縁劣化を早期に検出することができる。
このコロナ放電を検出する装置としては、例えば特許文献１に記載されている検出装置がある。この検出装置では、コロナ放電が発生する際の超音波音を検出し、その検出に基づき音響の発生方向を特定してコロナ放電の有無及び位置を検出する。
As an apparatus for detecting this corona discharge, for example, there is a detection apparatus described in Patent Document 1. In this detection apparatus, ultrasonic sound when corona discharge occurs is detected, and the presence and position of corona discharge is detected by specifying the direction of sound generation based on the detection.
しかし、上記放電時の音による検出方法では、検査する被写体に対し音響検出部をスキャニングするように移動させる必要があるため、被写体が大きいほど検査に時間が掛かる。
また、磁歪振動音等が放電音に近似することから、コロナ放電が無いにもかかわらずコロナ放電を検出したと誤検出することがある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、より正確に且つより簡易な構成でコロナ放電等による異常発光の検出が可能な発光検出装置を提供することを課題としている。
However, in the detection method using sound at the time of discharging, it is necessary to move the acoustic detection unit so as to scan the subject to be inspected. Therefore, the larger the subject, the longer the inspection takes.
Further, since the magnetostrictive vibration sound or the like approximates the discharge sound, it may be erroneously detected that the corona discharge is detected even though there is no corona discharge.
The present invention has been made paying attention to the above points, and it is an object of the present invention to provide a light emission detecting device capable of detecting abnormal light emission by corona discharge or the like with a more accurate and simple configuration.
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、鏡筒と、その鏡筒に入射した光を反射する凹面鏡と、その凹面鏡と対面配置されたＵＶ−Ｃ領域の紫外線だけを通過させる光学フィルタと、光学フィルタ通過後の紫外線像を可視化する可視化変換手段と、その可視化変換手段が可視化した紫外線像を取得する第１画像取得手段と、上記光学フィルタで反射した光による可視像を取得する第２画像取得手段と、を備えることを特徴とする発光検出装置を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 of the present invention includes a lens barrel, a concave mirror that reflects light incident on the lens barrel, and a UV-C region disposed facing the concave mirror. An optical filter that allows only ultraviolet rays to pass through, a visualization conversion unit that visualizes an ultraviolet image after passing through the optical filter, a first image acquisition unit that acquires an ultraviolet image visualized by the visualization conversion unit, and light reflected by the optical filter And a second image acquisition means for acquiring a visible image according to the above.
次に、請求項２に記載した発明は、鏡筒と、その鏡筒に入射した光を反射する凹面鏡と、その凹面鏡と対面配置された副反射鏡と、副反射鏡で反射された光を２つに分光する分光器と、分光器で分光された一方の光の光路に配置されＵＶ−Ｃ領域の紫外線だけを通過させる光学フィルタと、光学フィルタ通過後の紫外線像を可視化する可視化変換手段と、その可視化変換手段が可視化した紫外線像を取得する第１画像取得手段と、分光器で分光された他方の光による可視像を取得する第２画像取得手段とを備えることを特徴とする発光検出装置を提供するものである。 Next, the invention described in claim 2 is directed to a lens barrel, a concave mirror that reflects light incident on the lens barrel, a sub-reflecting mirror that faces the concave mirror, and light reflected by the sub-reflecting mirror. A spectroscope that divides the light into two, an optical filter that is disposed in the optical path of one of the lights dispersed by the spectroscope, and that allows only ultraviolet light in the UV-C region to pass through, and a visualization conversion means that visualizes the ultraviolet image after passing through the optical filter And a first image acquisition means for acquiring an ultraviolet image visualized by the visualization conversion means, and a second image acquisition means for acquiring a visible image by the other light dispersed by the spectroscope. A light emission detection device is provided.
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記２つの画像取得手段で取得した画像に基づきコロナ放電の有無及び位置を特定することを特徴とするものである。
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載した発光検出装置において、前記光学フィルタは、波長２４０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲に存在する１または２以上のＮｅ（ネオン）の輝線を通過させる狭帯域通過フィルタであることを特徴とするものである。
Next, the invention described in claim 3 is characterized in that, with respect to the configuration described in claim 1 or 2, the presence / absence and position of corona discharge is specified based on the images acquired by the two image acquisition means. It is what.
Next, according to a fourth aspect of the present invention, in the light emission detection device according to any one of the first to third aspects, the optical filter has one or more Ne atoms existing in a wavelength range of 240 nm to 280 nm. It is a narrow-band pass filter that passes the (neon) emission line.
本発明によれば、反射鏡で集光することで、紫外線に感度を有する高価なＵＶレンズ（ＵＶ−Ｃだけを通過させるレンズ）の使用枚数を抑えることができる。また、同一の光軸からの入射光によって可視像と紫外線像とを取得することができる。つまり、上記可視像及び紫外線像に、被写体との距離によるずれの発生を抑えられる。 According to the present invention, the number of used expensive UV lenses sensitive to ultraviolet rays (lenses that allow only UV-C to pass) can be suppressed by condensing the light with a reflecting mirror. Moreover, a visible image and an ultraviolet image can be acquired by incident light from the same optical axis. That is, it is possible to suppress the occurrence of a shift in the visible image and the ultraviolet image due to the distance from the subject.
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、放電現象と紫外線について説明する。
放電現象は、電磁波や超音波のほかに紫外線の放出を伴うことが知られている。放電は電界の影響を受けて励起状態になった気体の原子が自由電子を放出しイオン化されることによって引き起こされる。この時、イオン化された原子が自由電子を受け取って励起状態から基底状態に戻る過程で光が放射される。
ここで、電子の軌道がｎ＝ｉからｎ＝ｊに遷移した場合に放射される光の波長は次の式（１）で与えられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the discharge phenomenon and ultraviolet rays will be described.
It is known that the discharge phenomenon involves emission of ultraviolet rays in addition to electromagnetic waves and ultrasonic waves. Discharge is caused by gas atoms in an excited state under the influence of an electric field emitting free electrons and being ionized. At this time, light is emitted in the process in which the ionized atom receives free electrons and returns from the excited state to the ground state.
Here, the wavelength of light emitted when the electron trajectory transitions from n = i to n = j is given by the following equation (1).
ただし、λ：放射される光の波長、ｍ：電子の運動質量、ｅ：電子の電荷（１．６０２×１０−１９Ｃ）、ε０：真空の誘電率（８．８５４×１０−１２Ｆ／ｍ）、ｈ：プランクの定数（６．６２４×１０−３４Ｊ・ｓｅｃ）、ｃ：光速（３×１０８ｍ／ｓｅｃ）
ここで、本願発明者は、各原子のイオン化電圧は、下記式（２）で与えられることに着目し、式（１）と式（２）からイオン化電圧が既知の気体の発光波長は下記式（３）で求めることができると考えた。
Where λ: wavelength of emitted light, m: kinetic mass of electron, e: charge of electron (1.602 × 10 −19 C), ε 0 : dielectric constant of vacuum (8.854 × 10 −12 F) / M), h: Planck's constant (6.624 × 10 −34 J · sec), c: speed of light (3 × 10 8 m / sec)
Here, the inventor of the present application pays attention to the fact that the ionization voltage of each atom is given by the following equation (2), and the emission wavelength of the gas whose ionization voltage is known from the equations (1) and (2) is I thought that it can be obtained in (3).
図１に式（３）で求めた代表的な気体の発光スペクトルを示す。同図から、放電で生じる光の波長は４００ｎｍ以下の紫外線領域に離散的に分布することがわかる。一方、紫外線はその波長によって４００ｎｍ〜３１５ｎｍがＵＶ−Ａ、３１５ｎｍ〜２８０ｎｍがＵＶ−Ｂ、２８０ｎｍ〜１００ｎｍがＵＶ−Ｃに分類される。 FIG. 1 shows an emission spectrum of a typical gas obtained by the equation (3). From the figure, it can be seen that the wavelength of light generated by the discharge is discretely distributed in the ultraviolet region of 400 nm or less. On the other hand, ultraviolet rays are classified into UV-A from 400 nm to 315 nm, UV-B from 315 nm to 280 nm, and UV-C from 280 nm to 100 nm depending on the wavelength.
ところで、紫外線は、太陽及び高輝度ランプなどの人工照明から放射される、波長４００ｎｍ以下の短波長の電磁波であるが、特に地表に届く太陽光放射の場合は、図２に示される発光分布のように、波長が短いほど太陽光放射中の専有割合が小さく、特に、ＵＶ−Ｃ領域の電磁波は大気中のオゾン層で吸収されるため地表にはほとんど到達しない。一方、コロナ放電による発光分布は、同図２に示すようになっており、紫外線全域に亘って放射している。したがって、地表に届く太陽光放射には存在しない、ＵＶ−Ｃ領域の紫外線を検出することで、太陽光放射に影響を受けることなく、微弱な放電光でも太陽光に影響されずコロナ放電等の発生による被写体自体からの発光に伴う紫外線を検出することができる。 By the way, ultraviolet rays are short-wave electromagnetic waves having a wavelength of 400 nm or less, which are emitted from artificial lighting such as the sun and high-intensity lamps. In particular, in the case of solar radiation reaching the ground surface, the emission distribution shown in FIG. Thus, the shorter the wavelength, the smaller the occupation ratio in solar radiation. In particular, the electromagnetic wave in the UV-C region is absorbed by the ozone layer in the atmosphere, and therefore hardly reaches the ground surface. On the other hand, the light emission distribution by corona discharge is as shown in FIG. 2 and radiates over the entire ultraviolet region. Therefore, by detecting ultraviolet rays in the UV-C region that do not exist in the solar radiation that reaches the ground surface, it is not affected by solar radiation, and even weak discharge light is not affected by sunlight, such as corona discharge. Ultraviolet rays accompanying light emission from the subject itself due to the occurrence can be detected.
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の全実施形態では、紫外線発光の検出による発光検出装置の例として、コロナ放電の検出を行う放電検出装置を説明する。もちろん、何らかの不具合によって紫外線発光を発生する部位の検出であれば、コロナ放電の検出に限定されない。
まず、本実施形態の放電検出装置の構造について説明する。図３は、本装置の構成概要図である。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In all of the following embodiments, a discharge detection device that detects corona discharge will be described as an example of a light emission detection device that detects ultraviolet light emission. Of course, the detection is not limited to the detection of corona discharge as long as it detects a part that generates ultraviolet light emission due to some trouble.
First, the structure of the discharge detection device of this embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the apparatus.
筒状の鏡筒１内に、同軸に凹面鏡２が配置されている。その凹面鏡２と対面且つ同軸にＵＶフィルタ３が配設されている。そのＵＶフィルタ３の後側には同軸にＩＣＣＤカメラ４が配設されている。このＩＣＣＤカメラ４は、イメージインテンシファイア４Ａと、第１画像取得手段を構成するＣＣＤカメラ本体４Ｂとから構成され、ＣＣＤカメラ本体４Ｂで撮像された画像データは、画像処理部５に出力される。なお、上記ＵＶフィルタ３及びＩＣＣＤカメラ４は、不図示のスパイダによって鏡筒１に支持される。
イメージインテンシファイア４Ａは、可視化変換手段を構成し、微弱な紫外線像を検知・増倍してコントラストのついた像、つまり可視化した像に変換する装置である。なお、通常のＣＣＤカメラは紫外線に対する感度を持っていないため放電現象を撮像することはできない。
A concave mirror 2 is arranged coaxially in a cylindrical barrel 1. A UV filter 3 is disposed confrontingly and coaxially with the concave mirror 2. An ICCD camera 4 is coaxially disposed behind the UV filter 3. The ICCD camera 4 is composed of an image intensifier 4A and a CCD camera main body 4B constituting the first image acquisition means, and image data picked up by the CCD camera main body 4B is output to the image processing unit 5. . The UV filter 3 and the ICCD camera 4 are supported on the lens barrel 1 by a spider (not shown).
The image intensifier 4A is a device that constitutes a visualization conversion unit, and detects and multiplies a weak ultraviolet image to convert it into a contrasted image, that is, a visualized image. In addition, since a normal CCD camera does not have sensitivity to ultraviolet rays, the discharge phenomenon cannot be imaged.
イメージインテンシファイア４Ａは、受光した光を電子に変換する受光面と、直径２５ｍｍ、厚さ０．４８ｍｍの薄いガラスの板にφ１２μｍの細い穴（チャンネル）を無数に加工し光電子を倍増するＭＣＰ（マルチチャンネルプレート）と、倍増した電子を再度光に変換し後段に伝えるファイバプレートとを備えて構成されている。本実施形態では、イメージインテンシファイア４Ａの受光面に、紫外線に感度を持つＣｅ−Ｔｅを材料に選定した。Ｃｅ−Ｔｅ受光面は３２０ｎｍ以上の波長の光に対する感度が抑制され２５０ｎｍ付近に最大感度を有している。そして、ＭＣＰは微弱な放電光を考えて２段にすることで電子倍増率を１０６倍とした。ここで、イメージインテンシファイア４Ａは増幅率が高いため、僅かな光でも結像し本来観測したい放電光の弁別を阻害する。そこでイメージインテンシファイア４Ａの前段にＵＶ−Ｃ光のみを通過させるＵＶフィルタ３を設置し、不要な光を遮断している。 The image intensifier 4A is an MCP that doubles photoelectrons by processing an infinite number of fine holes (channels) of φ12μm on a light-receiving surface that converts received light into electrons and a thin glass plate with a diameter of 25mm and a thickness of 0.48mm. (Multi-channel plate) and a fiber plate that converts the doubled electrons into light again and transmits them to the subsequent stage. In this embodiment, Ce-Te having sensitivity to ultraviolet rays is selected as the material for the light receiving surface of the image intensifier 4A. The Ce-Te light-receiving surface is suppressed in sensitivity to light having a wavelength of 320 nm or more and has maximum sensitivity in the vicinity of 250 nm. And MCP made the electron multiplication rate 10 6 times by considering the weak discharge light and making it two steps. Here, since the image intensifier 4A has a high amplification factor, it forms an image even with a small amount of light and hinders discrimination of the discharge light to be originally observed. Therefore, a UV filter 3 that allows only UV-C light to pass through is installed in front of the image intensifier 4A to block unnecessary light.
ところで、通常、フィルタには、特定の波長帯を通過させる帯域通過フィルタと、特定の波長のみ通過させる狭帯域通過フィルタがある（例えば図１参照）が、上記ＵＶフィルタ３には、波長２４０〜２８０ｎｍの範囲のＵＶ−Ｃ紫外線だけを通過させるフィルタが好適である。特に、本実施形態でのフィルタ選定では５種類の狭帯域通過フィルタにてラボ試験を行った結果、図４に示す通り、２４９．７ｎｍを通過させる狭帯域通過フィルタが最もＳ／Ｎ比が良好で放電の可視化に適していた。なお、同図の例では画面中央下で放電が発生しているが、２６０ＢＰおよび２４９．７ＮＢ７以外のフィルタでは放電光と背景の太陽光との弁別が困難であることがわかる。 By the way, normally, the filter includes a band pass filter that passes a specific wavelength band and a narrow band pass filter that passes only a specific wavelength (see, for example, FIG. 1). A filter that passes only UV-C ultraviolet rays in the range of 280 nm is preferred. In particular, in the filter selection in this embodiment, as a result of laboratory tests using five types of narrow band pass filters, as shown in FIG. 4, the narrow band pass filter that passes 249.7 nm has the best S / N ratio. It was suitable for visualization of discharge. In the example of the figure, discharge is generated at the bottom center of the screen, but it can be seen that it is difficult to discriminate between the discharge light and the background sunlight with a filter other than 260BP and 249.7NB7.
ここで、図４に示す２４９．７ＮＢ７フィルタを通した画像は、図１を参照してわかる様に、主にＮｅ（ネオン）の輝線を観測していることになる。ネオンは窒素（大気中の容積比７８．０８８％）、酸素（同２０．９４９％）、アルゴン（同０．９３％）に次いで大気中の容積比が大きな気体（同１．８×１０−３％）であり、ＵＶ−Ｃ領域に輝線を持つ気体の中では最も容積比が大きい。そのため、Ｎｅ（ネオン）の輝線を観測すれば発光量が多いことから弁別する上で好ましい。さらに、本実施形態では、波長２４０〜２８０ｎｍの範囲に存在するＵＶ−Ｃ紫外線のうち、特に、この２４９．７ｎｍ、すなわちＮｅ（ネオン）の１または２以上の輝線を通過させる狭帯域通過フィルタをＵＶフィルタ３として採用している。そのため、このような狭帯域通過フィルタを採用することによって放電光と背景の太陽光との弁別をより確実なものとすることができる。 Here, in the image that has passed through the 249.7NB7 filter shown in FIG. 4, Ne (neon) emission lines are mainly observed as can be seen with reference to FIG. Neon nitrogen (volume ratio 78.088% in air), oxygen (up 20.949%), argon volume ratio in the atmosphere subsequent to (the same 0.93%) larger gas (the 1.8 × 10 - 3 %), and the volume ratio is the largest among gases having bright lines in the UV-C region. Therefore, it is preferable to discriminate the Ne (neon) emission line because the amount of emitted light is large. Further, in the present embodiment, a narrow band pass filter that passes one or more emission lines of 249.7 nm, that is, Ne (neon) among UV-C ultraviolet rays existing in a wavelength range of 240 to 280 nm is provided. The UV filter 3 is used. Therefore, by adopting such a narrow band pass filter, the discrimination between the discharge light and the background sunlight can be made more reliable.
そして、ＵＶフィルタ３の前面（入射面）と対向する位置に、当該ＵＶフィルタ３表面から反射した光による可視像を撮像する可視光ＣＣＤカメラ６が配設されている。この可視光ＣＣＤカメラ６は第２画像取得手段を構成する。可視光ＣＣＤカメラ６は撮像した可視化画像データを画像処理部５に出力する。ここで、可視光ＣＣＤカメラ６は、凹面鏡２から光フィルタに至る光路を遮らない位置及び大きさのものを使用する。この可視光ＣＣＤカメラ６は、ＵＶフィルタ３のケース、若しくは鏡筒１に支持されている。ここで、上記可視光ＣＣＤカメラで取得した可視像は、図５（ａ）のイメージのような画像となり、ＩＣＣＤカメラで取得した紫外線像は、図５（ｂ）のイメージのような画像となる。なお、紫外線像は、紫外線の部分だけが白っぽくなっているので、図５（ｂ）は、実際には、コロナ放電による発光部分Ａだけが白っぽく、その背景が黒くなった画像となる。 A visible light CCD camera 6 that captures a visible image of light reflected from the surface of the UV filter 3 is disposed at a position facing the front surface (incident surface) of the UV filter 3. This visible light CCD camera 6 constitutes a second image acquisition means. The visible light CCD camera 6 outputs the captured visualized image data to the image processing unit 5. Here, the visible light CCD camera 6 has a position and a size that do not block the optical path from the concave mirror 2 to the optical filter. The visible light CCD camera 6 is supported by the case of the UV filter 3 or the lens barrel 1. Here, the visible image acquired by the visible light CCD camera is an image like the image of FIG. 5A, and the ultraviolet image acquired by the ICCD camera is an image like the image of FIG. 5B. Become. Since the ultraviolet image is whitish only in the ultraviolet part, FIG. 5B is actually an image in which only the light emitting part A by corona discharge is whitish and the background is black.
上記画像処理部５は、同期して入力された、つまり、同一の入射光に基づく、ＩＣＣＤカメラ４からの紫外線像と、可視光ＣＣＤカメラ６からの可視化像（被写体１０の可視像）とを重ねるように合成処理を行い、表示部７に出力する。なお、可視光ＣＣＤカメラ６からの可視化像とＩＣＣＤカメラ４からの紫外線像との合成は、ビデオミキサーで、ミキシングのレベルを任意に調整することで放電画像の視認性が向上できる様にしている。 The image processing unit 5 receives a UV image from the ICCD camera 4 and a visualized image from the visible light CCD camera 6 (a visible image of the subject 10) based on the same incident light, which are input in synchronization. Are combined and output to the display unit 7. Note that the visual image from the visible light CCD camera 6 and the ultraviolet image from the ICCD camera 4 are synthesized so that the visibility of the discharge image can be improved by arbitrarily adjusting the mixing level with a video mixer. .
次に、上記構成の放電検出装置の動作や作用・効果などについて説明する。
本装置は、被写体１０に鏡筒１の開口部を向け、その状態で２つのカメラ４，６の同期をとって作動させることで使用される。
被写体１０からの光が鏡筒１に入射されると、その入射光は主反射鏡である凹面鏡２で反射し、対面配置されたＵＶフィルタ３の入射面に集中する。ＵＶフィルタ３の入射面に入射した光のうち、ＵＶ−Ｃ領域の紫外線だけはＵＶフィルタ３を通過してＩＣＣＤカメラ４で受光され、当該ＩＣＣＤカメラ４で撮像された紫外線像は、画像処理部５に供給される。ここで、ＵＶ−Ｃ領域の紫外線は、地上に届いた太陽光には存在していないので、ＵＶフィルタ３を通過した上記紫外線は、被写体１０の発光による紫外線だけである。すなわち、ＩＣＣＤカメラ４から出力される画像は、コロナ放電に対応した紫外線だけを表示する画像となる。
Next, the operation, action and effect of the above-configured discharge detection apparatus will be described.
This apparatus is used by directing the opening of the lens barrel 1 to the subject 10 and operating the two cameras 4 and 6 in this state.
When light from the subject 10 enters the lens barrel 1, the incident light is reflected by the concave mirror 2, which is the main reflecting mirror, and is concentrated on the incident surface of the UV filter 3 that is disposed facing. Of the light incident on the incident surface of the UV filter 3, only the ultraviolet light in the UV-C region passes through the UV filter 3 and is received by the ICCD camera 4. The ultraviolet image captured by the ICCD camera 4 is an image processing unit. 5 is supplied. Here, since the ultraviolet rays in the UV-C region do not exist in the sunlight that reaches the ground, the ultraviolet rays that have passed through the UV filter 3 are only ultraviolet rays due to light emission of the subject 10. That is, the image output from the ICCD camera 4 is an image that displays only ultraviolet rays corresponding to corona discharge.
そして、画像処理部５で同期をとって入力した２つの画像が合成されて表示部７に表示される。なお、表示部７の代わりに記録部に記録して、後で再生して確認するようにしても良い。
上記表示部７に表示される画像は、被写体１０にコロナ放電の発生が無ければ、被写体１０の可視像と真っ黒な画像との合成であるので、全体が均一的に若干薄暗くなった被写体１０の画像である。一方、被写体１０の一部で微小なコロナ放電が発生している場合には、紫外線像は、黒背景に対しそのコロナ放電が発生している部分だけが白っぽくなった画像となっているので、合成後の表示される画像にあっては、コロナ放電部分だけが白っぽく（明るく）表示される合成像となることで、コロナ放電の発生の有無及び位置を検出することができる。
Then, the two images inputted in synchronization by the image processing unit 5 are combined and displayed on the display unit 7. Note that it may be recorded in a recording unit instead of the display unit 7 and reproduced and confirmed later.
The image displayed on the display unit 7 is a composite of a visible image of the subject 10 and a black image if the subject 10 has no corona discharge. It is an image. On the other hand, when a minute corona discharge is generated in a part of the subject 10, the ultraviolet image is an image in which only the portion where the corona discharge is generated with respect to the black background is whitish. In the displayed image after synthesis, only the corona discharge portion is a combined image that is displayed whitish (brighter), so that it is possible to detect the presence and position of corona discharge.
また、本実施形態では、凹面鏡２によって像の倍率を稼いでいるので、高価なＵＶレンズ（例えば、ＵＶ用石英レンズ）の使用枚数を減らすことができて、装置がその分だけ安価となる。なお、適宜、紫外線像の可視化の具合に応じてＵＶレンズを使用する。また、通常のレンズでは紫外線を吸収してまう。
また、光軸が同一となっている同一の入射した光から、上記紫外線像及び可視像を取得しているので、両画像と被写体１０との間の距離によるずれがないので、合成がしやすい。なお、画像処理部５に入力される紫外線像と可視像との倍率が異なる場合には、等倍率となるように画像処理を行うが、同一視点からの像であるので、単に倍率を変更すればよい。
In this embodiment, since the magnification of the image is increased by the concave mirror 2, the number of expensive UV lenses (for example, a quartz lens for UV) can be reduced, and the apparatus becomes cheaper by that amount. Note that a UV lens is appropriately used depending on the degree of visualization of the ultraviolet image. Ordinary lenses will absorb ultraviolet rays.
Further, since the ultraviolet image and the visible image are acquired from the same incident light having the same optical axis, there is no shift due to the distance between the two images and the subject 10, so that the synthesis is performed. Cheap. In addition, when the magnification of the ultraviolet image input to the image processing unit 5 and the visible image are different, image processing is performed so that the magnification is equal. However, since the images are from the same viewpoint, the magnification is simply changed. do it.
ここで、上記実施形態では、ＵＶフィルタ３の入射面が平面仕上となっているので、ＵＶフィルタ３で反射した光の焦点が凹面鏡２の前に位置する。このため、可視光ＣＣＤカメラ６を凹面鏡２の前方に配設したが、これに限定されない。凹面鏡２と同位置若しくはそれよりも後方位置に可視光ＣＣＤカメラ６を配設し、ＵＶフィルタ３からの反射光を、光学的要素（凸レンズや凹レンズ、反射鏡、プリズムなど）を介して光ＣＣＤの受光面まで導くように設定しても良い。 Here, in the above embodiment, since the incident surface of the UV filter 3 has a flat finish, the focal point of the light reflected by the UV filter 3 is located in front of the concave mirror 2. For this reason, the visible light CCD camera 6 is disposed in front of the concave mirror 2, but the present invention is not limited to this. A visible light CCD camera 6 is disposed at the same position as the concave mirror 2 or at a position behind the concave mirror 2, and the reflected light from the UV filter 3 is optically CCDed via an optical element (such as a convex lens, concave lens, reflecting mirror, prism). You may set so that it may guide to the light-receiving surface.
また、画像処理によって、コロナ放電による紫外線像についてだけ色変換処理を行い、つまり白色部分を赤色などに変換して、コロナ放電部分を更に強調するようにしても良い。
また、上記実施形態では、紫外線像と可視像とを画像処理部５で合成して表示部２に表示するようにしているが、これに限定されない。たとえば、紫外線像と可視像とを画像処理部５で等倍の大きさにして（画像処理部５への入力時点で等倍の場合には、この処理は不要である）、両画像を並べて表示部７に表示するようにしても良い。コロナ放電の位置の精度は若干劣るものの、コロナ放電の有無及びコロナ放電のだいたいの位置が特定可能となる。
In addition, color conversion processing may be performed only on an ultraviolet image by corona discharge by image processing, that is, the white portion may be converted to red or the like to further emphasize the corona discharge portion.
In the above embodiment, the ultraviolet image and the visible image are combined by the image processing unit 5 and displayed on the display unit 2, but the present invention is not limited to this. For example, the ultraviolet image and the visible image are made the same size in the image processing unit 5 (this processing is not necessary when the magnification is the same at the time of input to the image processing unit 5). You may make it display on the display part 7 side by side. Although the accuracy of the position of the corona discharge is slightly inferior, the presence / absence of the corona discharge and the approximate position of the corona discharge can be specified.
また、上記実施形態では、鏡筒１に対し、当該鏡筒１の軸上で凹面鏡２及びＵＶフィルタ３を同軸に配置させているが、これに限定されない。例えば図６のように、凹面鏡２の軸を鏡筒１の軸に対し傾斜させて、凹面鏡２からの反射光を凹面鏡２に向かう光路外に集光させ、その集光部近傍にＵＶフィルタ３を配置しても良い。
また、上記実施形態の例では、ＵＶフィルタ３には、２４９．７ｎｍのＮｅ（ネオン）の輝線を通過させる狭帯域通過フィルタを採用したが、これに限定されず、狭帯域通過フィルタは、波長２４０〜２８０ｎｍの範囲に存在するＵＶ−Ｃ紫外線のうち、他の波長のの１または２以上のＮｅ（ネオン）の輝線を通過させる狭帯域通過フィルタによって観測してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the concave mirror 2 and the UV filter 3 are arrange | positioned coaxially with respect to the lens barrel 1 on the axis | shaft of the said lens barrel 1, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, the axis of the concave mirror 2 is inclined with respect to the axis of the lens barrel 1, and the reflected light from the concave mirror 2 is condensed outside the optical path toward the concave mirror 2, and the UV filter 3 is disposed in the vicinity of the condensing part. May be arranged.
In the example of the above embodiment, the UV filter 3 is a narrow band pass filter that passes a bright line of 249.7 nm Ne (neon), but is not limited to this, and the narrow band pass filter has a wavelength of You may observe by the narrow-band pass filter which passes the bright line of 1 or 2 or more Ne (neon) of another wavelength among UV-C ultraviolet rays which exists in the range of 240-280 nm.
次に、第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などについては、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の基本構成は、図７に示すように、上記第１実施形態と同様であるが、上記ＵＶフィルタ３の入射側表面３ａを凸面仕上にした点が異なる。
凸面仕上にすることで、ＵＶフィルタ３の表面で反射した光の焦点を凹面鏡２の後方位置に設定し、可視光ＣＣＤカメラ６を凹面鏡２の後に配設した例である。
図７中、符号８はＵＶレンズを表し、紫外線像の倍率をさらに高めている例である。符号９は通常のレンズである。
その他の構成や作用・効果などは上記実施形態と同様である。
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, about the components similar to the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 7, the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, except that the incident side surface 3a of the UV filter 3 has a convex finish.
In this example, the surface of the UV filter 3 is focused on the convex surface so that the focal point of the light reflected is set at the rear position of the concave mirror 2, and the visible light CCD camera 6 is disposed behind the concave mirror 2.
In FIG. 7, reference numeral 8 denotes a UV lens, which is an example in which the magnification of the ultraviolet image is further increased. Reference numeral 9 denotes a normal lens.
Other configurations, operations and effects are the same as those in the above embodiment.
次に、第３実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な部品については同一の符号を付して説明する。
本実施形態では、図８に示すように、ＵＶフィルタ３の位置に副反射鏡としての凸面鏡１１を配設し、当該凸面鏡１１で反射した光を凹面鏡２の後方に集光させている。そして、上記凸面鏡１１で反射した光を分光器１２で２つの光路に分光し、一方の分光した光をＵＶフィルタ３に送り、他方を可視光ＣＣＤカメラ６に送っている。ＵＶフィルタ３の後方には、上記第２実施形態のように、ＵＶレンズ８を介してＩＣＣＤカメラ４が配設されている。
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings. The same parts as those in the above embodiments will be described with the same reference numerals.
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, a convex mirror 11 as a sub-reflecting mirror is disposed at the position of the UV filter 3, and the light reflected by the convex mirror 11 is condensed behind the concave mirror 2. Then, the light reflected by the convex mirror 11 is split into two optical paths by the spectroscope 12, one split light is sent to the UV filter 3, and the other is sent to the visible light CCD camera 6. The ICCD camera 4 is disposed behind the UV filter 3 via the UV lens 8 as in the second embodiment.
他の構成は、上記各実施形態と同様である。
本実施形態では、凹面鏡２で入射した光を反射して凸面鏡１１（副反射鏡）に集光させ、その凸面鏡１１で反射させた光を分光器１２に送っている。続いて、分光器１２で分光させて、それぞれのカメラ４，６に光が送られる。
その他の構成や、作用・効果は同様である。
Other configurations are the same as those in the above embodiments.
In the present embodiment, the light incident on the concave mirror 2 is reflected and condensed on the convex mirror 11 (sub-reflecting mirror), and the light reflected on the convex mirror 11 is sent to the spectroscope 12. Subsequently, the light is split by the spectroscope 12 and light is sent to the respective cameras 4 and 6.
Other configurations, operations and effects are the same.
次に、本発明の実施例について説明する。
上記第１実施形態の発光検出装置を、発電機の開放点検に持ち込み、部分放電の撮影を行なった。
この例の発電機は、約１５年間に渡って稼働している発電機であり、近年、部分放電の上昇が認められたため、上記第１実施形態の発光検出装置で開放点検を実施した。点検に先立ち、発光検出装置で監視しながら部分放電試験を実施し、放電部位の特定を試みたところ、コイルエンドで発生していた部分放電を捉える事ができた。部分放電はコイルエンドのスロット出口付近でスポット的に発生していた。
Next, examples of the present invention will be described.
The light emission detection device of the first embodiment was brought into the open inspection of the generator, and partial discharge photography was performed.
The generator in this example is a generator that has been operating for about 15 years, and since an increase in partial discharge has been observed in recent years, open inspection was performed with the light emission detection device of the first embodiment. Prior to the inspection, a partial discharge test was conducted while monitoring with a light emission detector, and an attempt was made to identify the discharge site. As a result, the partial discharge generated at the coil end could be detected. Partial discharge was spot-generated near the slot exit at the coil end.
部分放電試験終了後、発生部位を点検したところコイルとスロットの間に約０．２ｍｍの隙間が生じていた。そこで、スロットに生じた空隙に導電性の材料を挿入し樹脂で固める補修を行ったところ、補修後に行った部分放電試験では、放電の可視像は認められなかった。
このように、本発明の発光検出装置は、例えば、発電機・電動機等の部分放電試験に適用することで、放電部位の特定が容易にできると共に、補修が成功したか否かの確認も容易に行うことができることが確認された。
After completion of the partial discharge test, the occurrence site was inspected, and a gap of about 0.2 mm was generated between the coil and the slot. Therefore, repair was performed by inserting a conductive material into the gap generated in the slot and solidifying with resin, and in the partial discharge test conducted after the repair, no visible image of discharge was observed.
As described above, the light emission detection device of the present invention can be applied to a partial discharge test of a generator / motor, for example, to easily identify the discharge site and easily check whether the repair is successful. It was confirmed that can be done.
１ 鏡筒
２ 凹面鏡
３ ＵＶフィルタ
４ ＩＣＣＤカメラ
４Ａ イメージインデンシファイア
４Ｂ カメラ本体
５ 画像処理部
６ 可視光ＣＣＤカメラ
７ 表示部
８ ＵＶレンズ
９ レンズ
１０ 被写体
１１ 凸面鏡（副反射鏡）
１２ 分光器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens tube 2 Concave mirror 3 UV filter 4 ICCD camera 4A Image indentifier 4B Camera main body 5 Image processing part 6 Visible light CCD camera 7 Display part 8 UV lens 9 Lens 10 Subject 11 Convex mirror (sub-reflector)
12 Spectrometer
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