Cámaras Efecto Corona

Descarga Corona

En el caso del N2 (el principal componente del aire que nos rodea), las frecuencias de luz emitidas se sitúan principalmente en la gama UV, con sólo un 5% por encima de 400 nm, que se considera el extremo inferior del azul visible.

El espectro luminoso de la fluorescencia de N2, después de haber sido estirado verticalmente 1000 veces más grande.

Detección de descargas Corona

Las descargas de corona tienen varias firmas que pueden detectarse:

Las cámaras UV son las mejores para detectar descargas de corona.

El Sol emite luz ultravioleta en todas las bandas.

La capa de ozono sólo deja pasar algunas frecuencias en varios volúmenes.

Tipo de radiación UVLongitud de ondaEfectoTransmisión a través de la Zona O
UVA, onda larga400-315 nmBronceado de la piel95%
UVB, gama de onda media315-280 nmDaños en el ADN5%
UVС, Gama de onda corta280-100 nmMuerte celular0%

Por debajo de 280 nm la luz de la fluorescencia del N2 es únicamente visible

Por debajo de 280 nm queda muy poca luz, por lo que se utiliza un intensificador de imagen para amplificar la luz hasta niveles en los que la cámara pueda percibirla.

Intensificadores de imagen

Debido al espaciado y a la desalineación de las placas del microcanal, se produce cierta dispersión de los electrones durante la transición de una placa a la siguiente, lo que da lugar a puntos satélites alrededor de la proyección del lugar de descarga.

Funcionamiento del CCD

Cuando la pantalla de fósforo recibe el impacto de los electrones, se ilumina en verde.

La luz verde es detectada por los píxeles del CCD, donde se convierten de nuevo en electrones.

El CCD tiene una carga máxima que puede aceptar entre lecturas antes de desbordarse.

Cuando un píxel se "desborda" se denomina blooming.

Los electrones desbordados se abren paso hacia los píxeles vecinos, aumentando su valor de lectura, lo que provoca una imagen de aspecto borroso.

Cuando un píxel se satura y se "desborda", los valores de intensidad adicionales que se desbordan se pierden.

Lo ideal es reducir la ganancia hasta que el píxel no se sature, pero entonces se perderán señales de menor intensidad, lo que reducirá la sensibilidad de la cámara.

Tratamiento de imágenes - Visualización

La imagen en bruto de la corona no es útil para el inspector, ya que no contiene información estructural que le permita identificar la ubicación física de la descarga.

Detección de descargas Corona

Para poder visualizar las imágenes UVC y visibles de forma útil hay que utilizar 2 tipos de cámaras junto con ópticas adecuadas.

La imagen UV detectada se superpone a una imagen visible para mostrar dónde se produce la descarga. La mancha UV se colorea en falso para que sea observable.

Acercar

Una vez detectada una descarga, la cámara debe acercarse para mostrar al operador la causa física de la descarga.

El zoom es el término común para cambiar el campo de visión.

Campo de visión (FOV)

El campo de visión es el ángulo sólido a través del cual un detector es sensible a la luz.

FOV = Campo de visión

DFOV = Campo de visión diagonal

HFOV = Campo de visión horizontal

VFOV = Campo de visión vertical.

Cuando una cámara se acerca con el zoom, el FOV se reduce.

El marco negro es el FOV inicial

El marco verde muestra el FOV ampliado.

Zoom óptico

El zoom óptico es el resultado de cambiar el campo de visión (FOV) de la cámara, lo que se consigue cambiando mecánicamente la posición relativa de los elementos del objetivo.

Este es el mejor tipo de zoom, ya que hace visibles los detalles más pequeños.

La fuerza del zoom se puede expresar como "##x" zoom, pero esto no es útil ya que no conoces el FOV inicial o final.

Por lo tanto, es mejor indicar el FOV inicial y final.

es decir

Zoom digital

El zoom digital amplía cada píxel.

La ampliación puede ser interpolativa o no interpolativa. La interpolativa da bordes degradados en lugar de la no interpolativa, que da bordes nítidos en bloque.

Visualización del vídeo

La mayoría de las cámaras modernas tienen sensores de imagen de mayor resolución que la pantalla de la cámara.

Zoom de visualización - Muestreo descendente

El flujo de vídeo puede reducirse para ajustarse a la altura o anchura de la pantalla mediante un muestreo descendente.

Sensibilidad

La sensibilidad de la cámara es un aspecto importante. Sin embargo, no existe una prueba estandarizada para la sensibilidad de las cámaras Corona.

La sensibilidad puede expresarse de diversas maneras:

Unidades de sensibilidad:

Factores que afectan a la intensidad de la descarga y a la cantidad de UV generada:

Ninguna de las anteriores se controla en las pruebas de la cámara corona; sus efectos tampoco se comprenden del todo.

RIV - En teoría, en realidad se calcula a partir de pC

IEC 60270:2000 - se refiere a cómo se midió el pC, no a la configuración para generar la descarga. La norma se redactó antes de que existieran las cámaras corona de protección solar y no aborda ninguna de las variables que afectan al uso de las cámaras corona.

NEMA 107-1987 - se refiere a cómo se midió el RIV, de nuevo fue escrito mucho antes de que las cámaras corona estuvieran disponibles.

Dado el número de variables no controladas (y sus efectos), no es adecuado utilizar un punto de descarga como fuente de luz ultravioleta para las pruebas de sensibilidad de las cámaras.

El uso de un dispositivo llamado cuerpo negro es más adecuado, ya que pocas de las variables que afectan a las descargas afectan al cuerpo negro.

El cuerpo negro se utiliza en física como fuente estable de luz en toda una gama de frecuencias. La intensidad de la luz por frecuencia se controla fácilmente y con precisión ajustando la temperatura del dispositivo.

La única variable es la distancia a la que se mantiene la cámara de la abertura del cuerpo negro.

Lo único que hay que hacer bien es el cálculo de la luz ultravioleta emitida por la BB a través de su abertura.

¿Qué interpreta la detección?

La mayoría de los usuarios prácticos consideran que una mancha en el mismo lugar en el 50% de los fotogramas por segundo es una indicación de que hay una fuente UV en ese lugar.

Contando

Se necesitaba una expresión de la intensidad de la descarga para calcular la tasa de decaimiento de los componentes afectados.

Inicialmente se aplicó el recuento de manchas.

Sólo resultó eficaz en descargas de baja intensidad cuando la cámara está desenfocada, ya que las manchas superpuestas o en contacto sesgaban los resultados.

La suma de intensidades resultó ser un enfoque mejor, ya que sus resultados sólo se sesgaban cuando la imagen alcanzaba la saturación.

Se suman los valores de escala de grises de todos los píxeles y se resta un valor de "imagen en blanco".

A continuación, este valor se ajusta a la irradiación UVc necesaria para generar la misma intensidad.

Cambiando el área de muestreo se puede medir la intensidad de la luz recibida de las descargas individuales.

Intensidad de descarga

Para obtener la intensidad de descarga aparente hay que tener en cuenta una serie de factores: