本实用新型专利技术属于断路器测试领域，公开了一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置及方法，包括短路电流发生装置、背景激光发生装置、触头运动摄像装置及断路器电气参数测量装置；待测断路器与短路电流发生装置串联，待测断路器的相对两侧上分别设置第一透光部和第二透光部；触头运动摄像装置用于对待测断路器内部摄像；触头运动摄像装置包括高速摄像装置及带通滤光片；断路器电气参数测量装置用于测量待测断路器的电气参数。解决了目前断路器大电流电弧分断过程中触头速度难以准确测试的问题，动触头遮挡激光束的部分会产生阴影，触头运动摄像装置可拍摄到阴影的变化过程，进而清楚地获取了断路器分断电弧过程中的动触头分断速度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置
本技术属于断路器测试领域，涉及一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置。
技术介绍
低压断路器作为配用电系统中重要的控制与保护设备，需要分断额定、过载、短路电流，在分断电流过程中，断路器内部将不可避免地产生电弧。现有低压空气断路器大都采用机械触头和金属栅片灭弧室来熄弧，因此在断路器的设计和优化中，掌握断路器分断电弧过程中的触头运动特性和电弧转移、形态特性是非常必要和重要的。现有研究和应用中，常采用高速摄像技术观察断路器的触头运动和电弧形态变化过程，但由于电弧弧光亮度过高、散射过强等原因，仅采用高速摄像技术几乎无法同时观察到电弧形态变化、弧根运动、触头运动以及弧角、跑弧道等组件，使得断路器分断电弧过程中的一些关键参数无法获取。针对该问题，专利CN201510106800.6，公开了“基于激光成像的电弧与触头运动过程的同步测量装置及方法”，其提出了一种采用连续激光作为背景光源，采用高速摄像装置拍摄断路器内电弧形态演变、触头运动及电弧与触头相互作用过程的方法及装置，该方法可在一定电流范围内同时观测上述过程，然而，在大电流电弧分断过程中，由于电弧烧蚀会产生较多金属蒸汽、局部压力提升、密度增大等现象，导致作为背景光源的连续激光在触头及断路器内部组件前方的气体上直接反射，高速摄像装置无法拍摄到触头及断路器内部组件的形态和运动过程。因此，现有技术中没有较好的大电流电弧分断过程中断路器触头运动的测试方法，进而限制了人们对大电流分断过程中断路器内部机构动态特性的了解和相应性能的优化设计。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中存在的断路器大电流电弧分断过程中触头速度难以准确测试的缺点，提供一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置，包括短路电流发生装置、背景激光发生装置、触头运动摄像装置及断路器电气参数测量装置；待测断路器与所述短路电流发生装置串联，待测断路器的相对两侧上分别设置第一透光部和第二透光部；所述背景激光发生装置用于产生激光束，且，所述激光束能够通过所述第一透光部进入待测断路器内部；所述触头运动摄像装置用于通过所述第二透光部对待测断路器内部摄像；所述触头运动摄像装置包括高速摄像装置及带通滤光片；所述带通滤光片位于所述高速摄像装置与所述第二透光部之间；且，所述带通滤光片的带通波长与所述激光束的激光波长相等；所述断路器电气参数测量装置与所述短路电流发生装置连接，用于测量待测断路器的电气参数；其中，所述激光束的激光波长为待测断路器内部电弧辐射光谱中缺失的波长或相对光强最小的波长。本技术进一步的改进在于：所述第一透光部、所述第二透光部、所述背景激光发生装置及所述触头运动摄像装置同轴设置。所述短路电流发生装置包括串联的电流源及回路开关，待测断路器与所述电流源及所述回路开关均串联。所述背景激光发生装置包括连续激光器及激光扩束装置；所述激光扩束装置位于所述连续激光器与所述第一透光部之间；所述连续激光器用于产生激光束，所述激光扩束装置用于将激光束扩束。所述激光扩束装置为扩束镜。所述断路器电气参数测量装置包括电流传感器和电压传感器；所述电流传感器与所述短路电流发生装置串联，所述电压传感器的电压测试端与待测断路器的进线端和出线端均连接。还包括数据采集设备，数据采集设备与所述断路器电气参数测量装置连接，用于采集并记录所述断路器电气参数测量装置测量的待测断路器的电气参数。还包括数字信号发生器，所述数字信号发生器与所述短路电流发生装置、所述触头运动摄像装置及所述断路器电气参数测量装置均连接，所述数字信号发生器用于触发所述短路电流发生装置、所述触头运动摄像装置及所述断路器电气参数测量装置。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置，通过短路电流发生装置生成短路电流，为待测断路器提供测试环境，在待测断路器的相对两侧上分别设置第一透光部和第二透光部，并且，在待测断路器的两侧设置背景激光发生装置和触头运动摄像装置，利用背景激光发生装置通过第一透光部向待测断路器内部发射激光束，利用触头运动摄像装置接收第二透光部输出的光束，完成对待测断路器内部的摄像，其中，激光束的激光波长为待测断路器内部电弧辐射光谱中缺失的波长或相对光强最小的波长，将该特定波长的激光束作为激光阴影，可以可以透过电弧辐射光进入触头运动摄像装置，触头运动摄像装置中的带通滤光片的带通波长与激光束的激光波长相等，可将电弧辐射光滤掉，仅通过激光束光线。在断路器动触头分断过程中，动触头遮挡激光束的部分会产生阴影，触头运动摄像装置可拍摄到阴影的变化过程，进而清楚地获取了待测断路器分断电弧过程中的动触头分断速度，有效避免了现有方式中待测断路器单侧开口的高速摄像方案中，存在的待测断路器内部电弧烧蚀不均匀、弧光遮盖触头等问题，以及激光补光高速摄像技术存在的高温高热气体反射激光，进而遮盖触头的问题，极大提升了断路器大电流电弧分断过程中触头速度测试的准确性。进一步的，第一透光部、所述第二透光部、所述背景激光发生装置及所述触头运动摄像装置同轴设置，使得背景激光束垂直射入断路器中动触头分断运动的平面，并从第二透光部射出进入触头运动摄像装置，保证动触头在激光束照射下的阴影变化与动触头的变化相同。进一步的，背景激光发生装置包括连续激光器及激光扩束装置，通过设置激光扩束装置可以，获得大面积的、均匀的连续激光束，进而保证覆盖断路器动触头分断过程的所有区域。进一步的，还包括数据采集设备，数据采集设备与所述断路器电气参数测量装置连接，用于采集并记录所述断路器电气参数测量装置测量的待测断路器的电气参数，通过数据采集设备能够轻松进行大量数据的统计，便于后续分析。进一步的，还包括数字信号发生器，所述数字信号发生器用于触发所述短路电流发生装置、所述触头运动摄像装置及所述断路器电气参数测量装置，结构简单，便于实现各部件的同时触发或按需触发。附图说明图1为本技术实施例的基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置结构示意图；图2为本技术实施例的基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置中激光束产生、投射、摄像结构示意图；图3为本技术实施例的基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置组装方法流程框图；图4为本技术实施例的基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置使用方法流程框图；图5为本技术实施例的待测断路器中空气电弧发射光谱波长示意图；图6为现有方式获得的断路器分断电弧某时刻示意图；图7为本技术实施例的激光阴影下待测断路器空载示意图；图8为本技术实施例的激光阴影下待测断路器分断电弧某时刻示意图；图9为本技术实施例的待测断路器分断电弧过程中动触头的行程曲线图。其中：1-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置，其特征在于，包括短路电流发生装置、背景激光发生装置(4)、触头运动摄像装置(5)及断路器电气参数测量装置；/n待测断路器(12)与所述短路电流发生装置串联，待测断路器(12)的相对两侧上分别设置第一透光部和第二透光部；所述背景激光发生装置(4)用于产生激光束(6)，且，所述激光束(6)能够通过所述第一透光部进入待测断路器(12)内部；所述触头运动摄像装置(5)用于通过所述第二透光部对待测断路器(12)内部摄像；所述触头运动摄像装置(5)包括高速摄像装置(14)及带通滤光片(13)；所述带通滤光片(13)位于所述高速摄像装置(14)与所述第二透光部之间；且，所述带通滤光片(13)的带通波长与所述激光束(6)的激光波长相等；所述断路器电气参数测量装置与所述短路电流发生装置连接，用于测量待测断路器(12)的电气参数；其中，所述激光束(6)的激光波长为待测断路器(12)内部电弧辐射光谱中缺失的波长或相对光强最小的波长。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置，其特征在于，包括短路电流发生装置、背景激光发生装置(4)、触头运动摄像装置(5)及断路器电气参数测量装置；
待测断路器(12)与所述短路电流发生装置串联，待测断路器(12)的相对两侧上分别设置第一透光部和第二透光部；所述背景激光发生装置(4)用于产生激光束(6)，且，所述激光束(6)能够通过所述第一透光部进入待测断路器(12)内部；所述触头运动摄像装置(5)用于通过所述第二透光部对待测断路器(12)内部摄像；所述触头运动摄像装置(5)包括高速摄像装置(14)及带通滤光片(13)；所述带通滤光片(13)位于所述高速摄像装置(14)与所述第二透光部之间；且，所述带通滤光片(13)的带通波长与所述激光束(6)的激光波长相等；所述断路器电气参数测量装置与所述短路电流发生装置连接，用于测量待测断路器(12)的电气参数；其中，所述激光束(6)的激光波长为待测断路器(12)内部电弧辐射光谱中缺失的波长或相对光强最小的波长。
2.根据权利要求1所述的基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置，其特征在于，所述第一透光部、所述第二透光部、所述背景激光发生装置(4)及所述触头运动摄像装置(5)同轴设置。
3.根据权利要求1所述的基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置，其特征在于，所述短路电流发生装置包括串联的电流源(1)及回路开关(2)，待测断路器(12)与所述电流源(1)及所述回路开关(2)均串联。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵虎，
申请(专利权)人：浙江零壹智能电器研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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