СОЛНЕЧНО-СЛЕПОЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2011 года по МПК G02B13/14 

Настоящее изобретение относится к устройствам для обнаружения ультрафиолетового излучения в любое время суток, в том числе и в дневное время, когда ярко светит солнце и обнаружить ультрафиолетовое излучение невооруженным глазом невозможно. Необходимость обнаружения ультрафиолетового излучения тесно связана, например, с проблемой коронного разряда. Коронный разряд возникает в электрической аппаратуре при нарушении качества изоляции. Сильное электрическое поле ионизирует воздух и возбуждает молекулы азота, что приводит к возникновению ультрафиолетовой радиации. Данная проблема особенно остро стоит для высоковольтных линий электропередачи. Следить за коронными разрядами необходимо потому, что неоднородности электрического поля возникают именно в том месте, где у линии передачи электроэнергии имеется дефект. На высоковольтных линиях появление коронного разряда приводит, по меньшей мере, к потерям электричества. Однако появление коронного разряда является не просто свидетельством уже случившейся неполадки, но и предвестником более крупных неприятностей, вплоть до аварии на линии электропередачи или трансформаторной подстанции.

Воздушные линии электропередачи напряжением 35 кВ и выше являются основными в системах передачи электроэнергии. Поэтому дефекты и неисправности, происходящие на них, требуют особого внимания. Анализ аварий воздушных линий показывает, что ежегодно происходят многочисленные отказы линий в результате изменения свойств материала проводов и их контактных соединений: разрушение проводов из-за коррозии и вибрационных воздействий, истирание, износ, усталостные явления, окисление и др. Кроме того, с каждым годом растет число повреждений фарфоровых, стеклянных и полимерных изоляторов.

В связи с этим дефекты и неисправности линий электропередачи должны быть своевременно обнаружены, локализованы и устранены.

В настоящее время для инспекции линий электропередач получают широкое распространение ультрафиолетовые камеры, которые предназначены для обнаружения коронных разрядов на высоковольтном и низковольтном электрооборудовании при любой солнечной освещенности. Объективы таких камер гасят солнечное излучение и называются в связи с этим солнечно-слепыми. В принципе известны также и солнечно-слепые камеры, в которых используют солнечно-слепые фотокатоды. Однако это ведет к снижению чувствительности системы в целом.

Известно устройство, предназначенное для обнаружения ультрафиолетового излучения в диапазоне от 200 до 350 нм (Заявка на патент США №20050034655, опубл. 17 февраля 2005, МПК C30B 1/00, НКИ США 117/200). Устройство содержит последовательно установленные: оптический блок, содержащий набор линз и фильтров, который поглощает световое излучение видимого диапазона, т.е длиной более 350 нм, кристаллический фильтрующий элемент, фотоприемник и дисплей.

Однако недостатками известного устройства является низкая степень фильтрации излучения, узкий угол визуального обзора, недостаточное подавление солнечной радиации.

Задачей настоящего изобретения является создание солнечно-слепого объектива, в том числе для устройств обнаружения коронного разряда, обеспечивающего получение широкого угла визуального обзора при условии практически полного подавления солнечной радиации.

Техническим результатом изобретения является получение солнечно слепого объектива, позволяющего обнаруживать слабое излучение, например коронный разряд в любых погодных условиях на значительном расстоянии от источника высокого электрического напряжения, например высоковольтной линии электропередачи.

Поставленная задача достигается тем, что в солнечно слепом объективе, содержащем корпус, внутри которого установлены оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, и кристаллический фильтр, имеющий полосу пропускания в диапазоне от 220 до 320 нм, за которым размещен фотоприемник, за кристаллическим фильтром размещен дополнительный выходной оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, внутренняя поверхность корпуса объектива снабжена поглощающим покрытием, а стекла-фильтры обоих оптических блоков снабжены интерференционными покрытиями, причем кристаллический фильтр совместно с другими фильтрующими элементами обеспечивает фильтрацию излучения вне полосы пропускания. В качестве кристаллического фильтра возможно использование монокристалла одной из солей Туттона, например монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs₂Ni(SO₄)₂·6H₂O. Для создания поглощения рассеянного паразитного излучения внутренняя поверхность корпуса снабжена покрытием, например, слоем оптической черной матовой эмали. В качестве фотоприемника возможно применение фотоприемника с широким спектральным диапазоном, включая видимый свет.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема солнечно слепого объектива.

В передней части корпуса 1 установлена входная линза 2, внутренняя поверхность которой снабжена покрытием 3. За входной линзой размещен оптический блок 4, содержащий фокусирующие линзы 5 и стекла-фильтры 6, снабженные интерференционными покрытиями. Далее в корпусе размещены кристаллический фильтр 7 и выходной оптический блок 8, содержащий, как и входной оптический блок, фокусирующие линзы 5 и стекла-фильтры 6, снабженные интерференционными покрытиями. За оптическим блоком 8 размещен фотоприемник 9. Внутренняя поверхность корпуса 1 объектива снабжена поглощающим покрытием 10.

Объектив функционирует следующим образом. Ультрафиолетовое излучение 11 от объекта 12, например изоляторов высоковольтной линии электропередачи, поступает на входную линзу, фокусирующую световой пучок и направляющую его на входной оптический блок 4. Последний обеспечивает фильтрацию части лучей видимого спектра и их направление на кристаллический фильтр. Кристаллический фильтр имеет полосу пропускания в диапазоне от 220 до 320 нм, т.е. обеспечивает пропускание ультрафиолетовых лучей и подавление внеполосового излучения. За кристаллическим фильтром световой пучок поступает на выходной блок 8, обеспечивающий его фокусирование на рабочую поверхность фотоприемника.

Кристаллический фильтр позволяет совместно с другими фильтрующими элементами обеспечить полную фильтрацию излучения вне полосы пропускания для любого типа фотокатодов, а не только солнечно-слепых.

Поглощающее покрытие 10 обеспечивает адсорбцию рассеянного фильтрами паразитного излучения. В качестве такого покрытия в ряде образцов была применена черная оптическая матовая эмаль. Функцию кристаллического фильтра могут выполнять разнообразные кристаллы, обеспечивающие пропускание пучка излучения в диапазоне 220 до 320 нм. В испытанной модели объектива был, в частности, применен монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs₂Ni(SO₄)₂·6H₂O.

Данная конструкция обеспечивает широкую фильтрацию до 10^-16 в отличие от прототипа до 10^-6.

Объектив может быть использован для обнаружения ультрафиолетового излучения. Объектив содержит корпус, внутри которого установлены оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, и кристаллический фильтр, имеющий полосу пропускания в диапазоне от 220 до 320 нм, за которым размещен фотоприемник. Перед оптическим блоком размещена входная линза. За кристаллическим фильтром размещен дополнительный выходной оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров. Внутренняя поверхность корпуса снабжена поглощающим покрытием, а стекла-фильтры обоих блоков снабжены интерференционными покрытиями. Кристаллический фильтр совместно с другими фильтрующими элементами обеспечивает фильтрацию излучения вне полосы пропускания. В качестве кристаллического фильтра возможно использование монокристалла одной из солей Туттона, например монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs₂Ni(SO₄)₂·6H₂O. В качестве поглощающего покрытия может использоваться оптическая черная матовая эмаль. Технический результат - получение солнечно-слепого объектива, позволяющего обнаруживать слабое излучение, например коронный разряд в любых погодных условиях на значительном расстоянии от источника высокого электрического напряжения, например высоковольтной линии электропередачи. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Солнечно-слепой объектив, содержащий корпус, внутри которого установлены оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, и кристаллический фильтр, имеющий полосу пропускания в диапазоне от 220 до 320 нм, за которым размещен фотоприемник, отличающийся тем, что перед оптическим блоком размещена входная линза, за кристаллическим фильтром размещен дополнительный выходной оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, внутренняя поверхность корпуса объектива снабжена поглощающим покрытием, а стекла-фильтры обоих блоков снабжены интерференционными покрытиями, причем кристаллический фильтр совместно с другими фильтрующими элементами обеспечивает фильтрацию излучения вне полосы пропускания.

2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что в качестве кристаллического фильтра использован монокристалл одной из солей Туттона, например монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs₂Ni(SO₄)₂·6H₂O.

3. Объектив по п.1, отличающийся тем, что в качестве поглощающего покрытия на внутреннюю поверхность корпуса объектива нанесен слой оптической черной матовой эмали.

4. Объектив по п.1, отличающийся тем, в качестве фотоприемника применен фотоприемник с широким спектральным диапазоном, включая спектр видимого света.