六、紫外熱像儀
在高壓設(shè)備電離放電時(shí),根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度(或高壓差)的不同,會(huì)產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)或電弧。電離過程中,空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當(dāng)電子釋放能量即放電時(shí),會(huì)輻射出光波和聲波,還有臭氧、紫外線、微量的硝酸等。紫外成像技術(shù),就是利用特殊的儀器接收放電產(chǎn)生的紫外線信號(hào),經(jīng)處理后成像并與可見光圖像疊加,達(dá)到確定電暈的位置和強(qiáng)度的目的,從而為進(jìn)一步評(píng)價(jià)設(shè)備的運(yùn)行情況提供依據(jù)。
電暈是一種發(fā)光的表面局部放電,由于空氣局部高強(qiáng)度電場(chǎng)而產(chǎn)生電離。該過程引起微小的熱量,通常紅外檢測(cè)不能發(fā)現(xiàn)。紅外檢測(cè)通常是在高電阻處產(chǎn)生熱點(diǎn)。紫外成像儀可以看到的現(xiàn)象往往紅外成像儀不能看到,而紅外成像儀可以看到的現(xiàn)象往往紫外成像儀不能看到。因此,紫外成像技術(shù)與紅外成像技術(shù)是互補(bǔ)關(guān)系,紫外檢測(cè)放電異常,紅外檢測(cè)發(fā)熱異常,原理完全不同,各自具有不可互替的優(yōu)點(diǎn),檢測(cè)目的、應(yīng)用方法也各具特性。
(1)運(yùn)行中絕緣子的劣化以及復(fù)合絕緣子及其護(hù)套電蝕檢測(cè);
(2)高壓變電站及線路的整體維護(hù);
(3)支柱式絕緣上的微觀裂紋檢測(cè);
(4)懸掛式瓷絕緣中的零值絕緣子檢測(cè);
(5)評(píng)估絕緣設(shè)備表面的污穢程度;
(6)評(píng)估驗(yàn)收高壓帶電設(shè)備布局、結(jié)構(gòu)、安裝、設(shè)計(jì)是否合理;
(7)高壓輸變電設(shè)備上可能搭接的導(dǎo)電物體,如金屬絲;
(8)大型發(fā)電機(jī)定子線棒端部和槽壁電暈放電檢測(cè);
七、合成孔徑雷
合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)通過向目標(biāo)區(qū)域持續(xù)發(fā)射電磁脈沖,并接收來(lái)自目標(biāo)區(qū)域的回波信號(hào)。首先對(duì)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行一些處理,通過成像技術(shù)得到目標(biāo)區(qū)域中的形狀。根據(jù)不同的工作模式,SAR可以分為條帶式和聚束式兩種。
八、激光雷達(dá)
LiDAR(Light Detection And Ranging),即激光探測(cè)與測(cè)量,是利用GPS(Global Position System)和IMU(Inertial Measurement Unit,慣性測(cè)量裝置)機(jī)載激光掃描。其所測(cè)得的數(shù)據(jù)為數(shù)字表面模型(Digital Surface Model, DSM)的離散點(diǎn)表示,數(shù)據(jù)中含有空間三維信息和激光強(qiáng)度信息。應(yīng)用分類(Classification)技術(shù)在這些原始數(shù)字表面模型中移除建筑物、人造物、覆蓋植物等測(cè)點(diǎn),即可獲得數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model, DEM),并同時(shí)得到地面覆蓋物的高度。
九、多光譜相機(jī)
多光譜照相機(jī)是在普通航空照相機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。多光譜照相是指在可見光的基礎(chǔ)上向紅外光和紫外光兩個(gè)方向擴(kuò)展,并通過各種濾光片或分光器與多種感光膠片的組合,使其同時(shí)分別接收同一目標(biāo)在不同窄光譜帶上所輻射或反射的信息,即可得到目標(biāo)的幾張不同光譜帶的照片。
多光譜照相機(jī)可分為三類:
(1)多鏡頭型多光譜照相機(jī)。它具有4-9個(gè)鏡頭,每個(gè)鏡頭各有一個(gè)濾光片,同時(shí)記錄幾個(gè)不同光譜帶的圖像信息;
(2)多相機(jī)型多光譜照相機(jī)。它是由幾臺(tái)照相機(jī)組合在一起,各臺(tái)照相機(jī)分別帶有不同的濾光片;
(3)光束分離型多光譜照相機(jī)。它采用一個(gè)鏡頭拍攝景物,用多個(gè)三棱鏡分光器將來(lái)自景物的光線分離為若干波段的光束。
十、常用的光電設(shè)備——光電吊艙
傳統(tǒng)吊艙(俄式+院所) | 美式微型吊艙 | 超高精度吊艙 | 無(wú)刷云臺(tái) |
力矩電機(jī) | 步進(jìn)電機(jī) | 外環(huán)無(wú)刷電機(jī)+內(nèi)環(huán)音圈電機(jī) | 無(wú)刷電機(jī) |
光纖陀螺 | MEMS陀螺 | 光纖陀螺+mems陀螺 | MEMS陀螺 |
直驅(qū)結(jié)構(gòu) | 減速結(jié)構(gòu) | 減速+直驅(qū) | 直驅(qū)結(jié)構(gòu) |
力矩剛度與精度 | 力矩剛度與精度 | 力矩剛度與精度 | 力矩剛度與精度,后端功能 |
1、光電吊艙原理
飛機(jī)要在空中完成對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤任務(wù),需要一個(gè)機(jī)載平臺(tái)和搭載一個(gè)在該平臺(tái)上由探測(cè)設(shè)備組成的集成系統(tǒng),在硬件表現(xiàn)形式上稱之為吊艙。
根據(jù)內(nèi)置設(shè)備的功能,機(jī)載吊艙可以分為導(dǎo)航吊艙、跟蹤瞄準(zhǔn)吊艙、紅外測(cè)量吊艙、電子干擾吊艙及電子情報(bào)吊艙等。飛機(jī)上的精確制導(dǎo)武器主要靠飛機(jī)上的跟蹤瞄準(zhǔn)吊艙來(lái)指示目標(biāo)。光電跟蹤瞄準(zhǔn)吊艙是一個(gè)光電成像跟蹤系統(tǒng),它的捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)(ATP)功能最后是通過跟蹤伺服系統(tǒng)來(lái)完成的。這個(gè)跟蹤伺服系統(tǒng)主要由光電傳感器系統(tǒng)、信號(hào)處理和控制系統(tǒng)和跟蹤穩(wěn)定系統(tǒng)(穩(wěn)像系統(tǒng))三個(gè)部分組成。
無(wú)人機(jī)光電吊艙是無(wú)人機(jī)吊艙中的一種,一般由可見光相機(jī)、紅外機(jī)芯、信號(hào)處理單元、圖像壓縮單元、穩(wěn)定平臺(tái)單元等組成,有拍照和攝像的功能,可實(shí)現(xiàn)全天候?qū)h(yuǎn)距離目標(biāo)的追蹤、攝像、監(jiān)控。無(wú)人機(jī)光電吊艙運(yùn)用的技術(shù)種類較多,并且根據(jù)功能不同,技術(shù)類型也略有不同,最常用的、具有代表性的技術(shù)有三種:紅外熱成像技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤技術(shù)。
2、光電吊艙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)
主要包括三大部分:
(1)主體儀器:穩(wěn)像系統(tǒng)的主體儀器是兩軸支撐的常平架結(jié)構(gòu),內(nèi)環(huán)(水平環(huán))用于安裝光電測(cè)量?jī)x器,外環(huán)(方位環(huán))垂直安裝在基座上。兩環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸正交,兩環(huán)上分別安裝一只二自由度撓性陀螺儀,通過鎖定回路構(gòu)成速率陀螺,用以測(cè)量?jī)奢S的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。
(2)控制放大器:控制放大器根據(jù)操作指令和跟蹤目標(biāo)的脫靶量控制兩環(huán)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),使測(cè)量?jī)x器的光軸始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。
(3)脫靶量計(jì)算單元:脫靶量計(jì)算單元根據(jù)光電跟蹤儀器測(cè)量的圖像,計(jì)算目標(biāo)的脫靶量,輸入控制器作為系統(tǒng)位置環(huán)的輸入量。
3、圖像處理技術(shù)
基于圖像信息的目標(biāo)跟蹤,簡(jiǎn)稱為圖像跟蹤,是以圖像處理技術(shù)為核心,有機(jī)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、模式識(shí)別、人工智能等多種理論和技術(shù)的新型的目標(biāo)識(shí)別跟蹤技術(shù)。它依靠成像技術(shù),可以獲取更加豐富的目標(biāo)信息、有極強(qiáng)的抗干擾能力、以及良好的全天候作戰(zhàn)能力。能夠利用目標(biāo)與真實(shí)空間信息之間的相互關(guān)系,有效地減小機(jī)動(dòng)估計(jì)延時(shí)、提高跟蹤性能。因此,這種基于圖像傳感器及圖像處理的直接機(jī)動(dòng)估計(jì)方法具有廣闊的發(fā)展前景。圖像跟蹤基本上可分為波門跟蹤、相關(guān)跟蹤、基于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型的濾波器跟蹤三種方式,其中以第三種跟蹤方式應(yīng)用最為廣泛,效果最好。
無(wú)人機(jī)光電吊艙主要應(yīng)用于森林消防、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、應(yīng)急、電力巡檢等領(lǐng)域,其中電力巡檢,消防部門(包括消防、森林防火的過),武警、公安應(yīng)急救援部門是目前需求量最大的三個(gè)領(lǐng)域。隨著無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的快速發(fā)展,以及無(wú)人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,無(wú)人機(jī)光電吊艙市場(chǎng)需求量不斷增長(zhǎng),行業(yè)未來(lái)仍有較大的發(fā)展空間,發(fā)展前景看好。中國(guó)企業(yè)應(yīng)該與高校、研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合,推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研”一體的技術(shù)研發(fā)策略,為企業(yè)提供技術(shù)支持,降低技術(shù)投入成本,同時(shí)推動(dòng)國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)光電吊艙技術(shù)水平的提高。
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