[发明专利]一种紫外成像故障检测系统

权利要求书

1.一种紫外成像故障检测系统，其特征在于：包括依次设置的超表面透镜(1)、探测器(2)和信号发射系统(3)，所述超表面透镜(1)包括基片(4)及其上的具有相同的高度、不同横截面尺寸的微纳结构(5)，多组所述微纳结构(5)在基片(4)的侧面形成阵列(6)，所述探测器(2)设置在超表面透镜(1)对应阵列(6)的一侧，所述基片(4)设置在信号发射系统(3)背离超表面透镜(1)的一侧；

所述超表面透镜(1)、探测器(2)和信号发射系统(3)的设计方法包括以下步骤：

S1：根据电晕放电发光波段确定工作波段，并相应选取探测范围涵盖该工作波段的探测器(2)，确定超表面透镜(1)的口径和焦距；

S2：根据紫外光经超表面透镜(1)聚焦于探测器(2)的焦平面处这一成像要求，及超表面透镜(1)的工作波段、口径和焦距，给出超表面透镜(1)需要实现的相位分布；

S3：基于电磁仿真手段，对微纳结构(5)的横截面尺寸进行参数扫描，来建立微纳结构(5)的相位参数空间，参数空间中包含了电磁波经过微纳结构(5)后获得的相位改变量与微纳结构(5)的横截面尺寸的对应关系；

S4：根据超表面透镜(1)镜需要实现的相位分布和微纳结构(5)的相位参数空间，确定超表面透镜(1)上各微纳结构(5)的横截面尺寸和分布，并沿光入射方向依次同轴设置所述超表面透镜(1)和探测器(2)，并在探测器(2)后设置信号发射系统(3)。

2.根据权利要求1所述的一种紫外成像故障检测系统，其特征在于：多组所述微纳结构(5)的横截面尺寸根据需要的相位分布和电磁波经过各微纳结构(5)后的相位参数空间来确定。

3.根据权利要求2所述的一种紫外成像故障检测系统，其特征在于：所述微纳结构(5)相位分布根据成像要求来确定，成像要求是故障点电晕放电发出的紫外光经超表面透镜(1)聚焦探测器(2)的焦平面处，相位参数空间通过电磁仿真手段对横截面尺寸进行参数扫描来建立。

4.根据权利要求1所述的一种紫外成像故障检测系统，其特征在于：所述超表面透镜(1)的材料可采用光学石英玻璃，是一种紫外高透过光学玻璃，主要成分为SiO₂，也可采用CaF₂或Al₂O₃其中一种紫外高透过率材料。

5.根据权利要求1所述的一种紫外成像故障检测系统，其特征在于：所述信号发射系统(3)采用GaN基、AlGaN基光电导探测器及Si、SiC、GaN光伏探测器其中一种紫外探测器。

6.根据权利要求1所述的一种紫外成像故障检测系统，其特征在于：所述超表面透镜(1)、探测器(2)和信号发射系统(3)工作方式包括以下步骤：

S61：电网设备或线路某故障点产生电晕放电，发出紫外光，紫外光经超表面透镜(1)后聚焦；

S62：其聚集的焦点位于探测器(2)的焦平面上，探测器(2)采集到聚焦光斑，转化为电信号；

S63：将探测器(2)采集到聚焦光斑，转化为电信号传递给信号发射系统(3)，最后由信号发射系统(3)发射信号。