为解决目前大多数紫外成像仪存在的定位和指向精度差、色差较大、分辨率及光能利用率不足等问题, 设计了一款高分辨率的大孔径消色差紫外光学系统。首先, 根据电晕放电检测的应用需求, 提出了紫外光学系统的总体设计。然后利用熔石英及氟化钙两种材料的不同色散特性, 根据改进的双胶合透镜结构设计了一款大孔径的消色差紫外光学系统, 并对该系统进行了公差分析。设计的紫外光学系统在全视场全探测范围内点列图均方根直径＜008 mm, 分辨率为20 lp/mm, 满足电力行业中对电晕探测的需求。

为实现Solar-Blind(日盲紫外)滤光片光密度在可见光谱段的高精度连续测试, 搭建了以氙灯配合单色仪作为光源、使用单光子计数器作为探测器的测试系统, 并对该系统的误差进行分析。系统主要装置有氙灯与单色仪组合的光源, 标准衰减装置和单光子计数器; 以替代法为基础进行测试, 将由单光子计数器探测到的衰减后的计数值作为参考计数值替代光源的初始计数值, 通过运算得到滤光片的可见光谱段光密度; 该测试系统将滤光片光密度的测试动态范围扩展到0~-11OD, 实现了可见光谱段内进行连续光谱测量的功能, 且降低了系统的测试误差。与使用窄带LED作为光源的测试系统相比, 测试不确定度由2%降低至0.5%, 相对重复性误差由0.2％ 降低至0.13％。

为评估日盲紫外像增强器的带内响应能力及带外截止能力, 基于标准替代法, 设计并实现了宽光谱大动态范围的日盲紫外像增强器绝对光谱响应测试系统。系统选择宽波段、高亮度、高稳定性的激光泵浦白光光源作为基本光源, 与单色仪配合构建了单色辐照场, 并采用可溯源于美国 NIST标准的硅陷阱探测器作为参考探测器, 通过高精度静电计和多种抗干扰手段进行微弱电流测量, 实现了对日盲紫外像增强器绝对光谱响应的高精度测试。实验结果表明: 系统可覆盖光谱范围 200 nm~630 nm, 动态范围达 106, 测试不确定度低于 5.5%。该测试系统稳定可靠, 精度高, 基本满足日盲紫外像增强器筛选的应用需求。

针对目前商用日盲紫外/可见光双谱段电晕探测仪对故障的判定效率低且容易受噪声干扰问题, 本文提出了一种微弱日盲紫外电晕自动实时检测方法。在分析电晕目标和噪声时间域统计特性的基础上, 该方法利用电晕目标在时间域连续的特点, 首先完成灰度图像二值化、形态学膨胀等预处理, 其次将N帧连续图像累加后阈值化, 最后进行特征提取, 获取电晕位置、面积等特征信息, 实现电晕的自动实时检测。在完成设备辐射标定的基础上, 可立即回溯得到故障的光子计数参考值。建立了该方法的探测概率、虚警率数学模型。将其在高速数字处理平台TMS320DM642上实现并输入测试视频, 结果表明：在典型参数情况下该方法单次检测虚警概率为285×10-5, 处理时间小于120 ms, 可实现微弱日盲紫外电晕的实时检测。

阐述了近紫外探测系统工作原理，在此基础上建立了基于探测器信噪比分析的近紫外作用距离模型，并详细分析了近紫外谱段目标、背景辐射特性及大气传输对探测距离的影响。以实验室现有近紫外探测器为例针对所建模型进行系统作用距离研究，最终得到不同积分时间下该探测系统的作用距离。上述方法可用于实现对近紫外探测系统作用距离的预判，为近紫外探测技术的发展与深入研究提供参考。

针对高压输电线路电晕检测及定位问题,设计了基于DM8148的双谱段视频融合电晕检测系统,实现了双路视频的采集、处理、融合、压缩和存储.采用时域递归滤波算法对日盲紫外图像进行去噪处理,利用基于小波变换自适应加权融合法将日盲紫外、可见光两路视频进行实时融合.实验结果表明融合图像具有较好的视觉效果,能够很好地将紫外、可见光检测图像融合,实现电晕放电点检测的准确定位,系统能满足电晕检测的需求.

在电晕探测系统中, 为满足高精度Camera Link接口相机的高实时视频采集、处理需要, 同时降低系统成本及复杂度, 提出了一种通过DM642的视频端口扩展Camera Link接口的方法。与一般采用FPGA作为处理前端不同, 该方法基于视频端口的原始捕获模式, 实现了在DM642上的Camera Link的直接扩展。设计了硬件电路及VP口采集驱动程序, 并采用高精度(16bit)紫外相机进行了实时采集。结果表明, 该接口可以满足采用Camera Link接口的紫外相机实时采集需求。基于该接口的高速数字图像处理系统已用于紫外探测系统信息处理中。

针对全日盲紫外滤光片, 建立了以窄带光发射二极管(LED)作为基本光源的超大动态范围滤光片带外截止深度测试系统, 并分析了系统的测试误差。该系统主要由LED光源, 已知衰减系数的标准反射式中性衰减片以及光电倍增管组成。基于替代法, 系统测试时将LED光源通过衰减片后的输出电流作为参考电流值替代光源的初始电流值, 通过对比运算获得滤光片的带外截止深度。针对系统中的反射式衰减片, 文中还提出一种组合衰减片方法, 以保证光电倍增管始终工作在线性响应范围内, 从而实现对滤光片的超大动态范围的截止深度测试。实验结果表明, 在350~800 nm谱段内, 该测试系统可测滤光片的带外截止深度延伸至11-OD, 不确定度小于2%, 相对重复性误差小于0.2%。该系统结构简单, 测试谱段范围宽、可测动态范围大且精度高, 可广泛用于滤光片的截止深度测试。

设计并实现了一种涵盖400~950 nm的全自动CCD器件相对光谱响应测试仪。 分析了成像器件的相对光谱响应测试原理, 采用宽光谱、 高灵敏度响应的科学级光纤光谱仪QE65000作为参考探测器, 基于单光路直接比较法, 构建了CCD器件相对光谱响应测试仪器。 该装置可全自动完成CCD器件的相对光谱响应测量, 不确定度分析结果表明, 该装置对CCD器件开展相对光谱响应测试的最大不确定度为6.21%, 满足应用需求, 可为CCD等图像传感器甄选、 参数性能评价及后续整机测试提供关键数据支撑。

为评估日盲紫外(SBUV)像增强型CCD(ICCD)响应度随工作时间的变化规律，针对器件的两种典型工作模式设计了SBUV-ICCD疲劳特性测试方案，并构建装置对其进行了实验测量。首先结合SBUV-ICCD的基本结构和工作原理介绍了器件的两种工作模式；其次，定义了器件疲劳特性，提出了SBUV-ICCD疲劳性测试方案；最后，对两只SBUV-ICCD进行了疲劳特性测试，并分析了该测试方案的不确定度。实验结果表明：在光电模拟模式和光子计数模式下国内某型号SBUV-ICCD的疲劳特性分别为13%和3%，国外某型号SBUV-ICCD疲劳特性优于1%，本测试方案的不确定度为1%。