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。

光谱响应度是探测器的重要技术参数之一, 随着紫外探测技术的发展, 精确测量紫外探测器的光谱响应度变得越来越重要。 文章分析了紫外ICCD(UV-ICCD)相对光谱响应度的测量原理, 采用了直接比较法测定待测探测器的相对光谱响应度, 并基于具有优异紫外响应能力的科研级光谱仪建立了UV-ICCD光谱响应的测量装置。 实验获取了UV-ICCD的相对光谱响应度曲线, 从曲线中可以看出, UV-ICCD光谱响应范围为220～300 nm, 峰值响应在270 nm附近,表明该器件具有日盲特性。 不确定度分析结果显示, UV-ICCD相对光谱响应度测量的最大不确定度约为7.79％, 满足测量要求。

以辐射度学为理论基础,研究了紫外ICCD(UV-ICCD)的线性测量技术,提出了比较测量方法。参考探测器的光纤端面和UV-ICCD的光敏面置于同一截面内,首先使用线性参考探测器测量辐照度的衰减变化,然后将被测UV-ICCD置于辐照度场中心,记录不同辐照度下UV-ICCD的输出。最后,直线拟合给出UV-ICCD的灰度输出与输入辐照度关系曲线。参考探测器线性度的好坏直接决定线性测量的精度。为此,采用了非线性度不高于0.2%的科研级光谱仪。测量装置主要由标准氘灯、光学衰减器、积分球、参考探测器、电移台和计算机等组成,测量过程由计算机配套专用软件进行自动控制。实验结果表明,所测UV-ICCD的非线性度不高于3%,比较法测量的不确定度小于5%。

为保证紫外探测所得数值结果的准确性并为电力电晕探测等应用提供直接的技术支持,对UV-ICCD的辐射定标技术进行了研究,以建立靶面输入辐照度和探测器数字化输出之间的响应特性关系。推导了辐射定标的原理,并基于标准氘灯对UV-ICCD探测器进行了辐射定标,其标准光源由美国国家标准和技术研究所(NIST)标定,不确定度为5%。在固定积分时间和固定MCP增益情况下,实验标定了UV-ICCD探测器的响应以及UV-ICCD探测器响应与MCP增益之间的关系。初步的定标数据显示,UV-ICCD探测器的响应是线性的,MCP增益与输出图像的平均灰度值成正比。最后,对影响定标结果不确定度的来源进行了分析,结果表明,辐射定标的最大不确定度约为7.94%,满足<10%的定标要求。

分析了日盲电晕探测中探测器紫外ICCD相机噪声的构成特性,利用试验方法统计了PROXITRONIC公司第二代紫外ICCD相机不同增益下的光电阴极暗电子发射散粒噪声水平,提出了基于统计数据的阴极噪声的抑制方法,实现了对紫外ICCD相机散粒噪声的抑制.将此方法应用到电晕探测过程,实验结果证明了该方法对图像噪声的抑制有效,保持了相机的动态范围.