Cameras Efeito Corona
Table of Contents
- Corona é um tipo de descarga parcial em que os elétrons são emitidos no ar
- O mecanismo de emissão de elétrons pertence ao campo da física.
- Coroa é um tipo de descarga parcial em que os elétrons são emitidos no ar.
- O processo inteiro começa quando os raios cósmicos ionizam as moléculas do ar que circundam o equipamento de alta tensão, desviando um elétron de sua órbita.
- Veja o efeito da ionização
- O elétron livre liberado no processo é repelido pelo campo elétrico que envolve o hardware durante sua fase negativa.
- E atraído durante sua fase negativa.
- E atraído durante a fase positiva.
- Se a força repulsiva empurrar o elétron para uma velocidade suficientemente alta, isso fará com que mais de um elétron seja liberado durante uma colisão com outra molécula de ar.
- Se a força repulsiva empurrar o elétron para uma velocidade suficientemente alta, isso fará
- Quando dois ou mais elétrons são liberados por colisão, forma-se uma avalanche.
- A avalanche continuará até que a força do campo elétrico diminua até o ponto em que não acelere o elétron a uma velocidade suficientemente rápida para liberar um elétron durante uma colisão.
- Nessa fase, a colisão causa a excitação da molécula.
- A molécula deseja retornar ao seu estado neutro.
- Para isso, ela emite o excesso de energia na forma de fótons de luz.
- A frequência dos fótons depende dos átomos e dos tipos de ligação da molécula excitada.
No caso do N2 (o principal componente do ar ao nosso redor), as frequências de luz emitidas estão principalmente na faixa de UV, com apenas 5% acima de 400 nm, que é considerada a extremidade inferior do azul visível.
O espectro de luz da fluorescência do N2, após ser esticado verticalmente 1000 vezes maior.
Detecção de descarga de corona
As descargas do Corona têm várias assinaturas que podem ser detectadas:
As câmeras UV são as melhores para detectar descargas de corona
O Sol emite luz ultravioleta em todas as faixas.
As câmeras UV são as melhores para detectar descargas de corona.
A camada de ozônio só permite a passagem de algumas frequências em vários volumes.
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| Tipo de radiação UV | Comprimento de onda | Efeito | Transmissão através da zona O | |||
| UVA, onda longa | 400-315 nm | UVA, onda longa | Bronzeamento da pele | Bronzeamento da pele | 95% | |
| UVB, faixa de comprimento de onda médio | UVB, faixa de comprimento de onda médio | 315-280 nm | UVB, faixa de ondas médias | Danos ao DNA | Danos ao DNA | 5% |
| UVС, faixa de ondas curtas | UVС, faixa de ondas curtas | 280-100 nm | Morte celular | 0% |
Abaixo de 280 nm, a luz da fluorescência do N2 só é visível
Abaixo de 280 nm há muito pouca luz restante, portanto, um intensificador de imagem é usado para amplificar a luz a níveis em que a câmera possa percebê-la.
Os intensificadores de imagem são usados para amplificar a luz a níveis em que a câmera possa percebê-la.
Intensificadores de imagem
Devido ao espaçamento e ao desalinhamento das placas do microcanal, ocorre alguma dispersão de elétrons durante a transição de uma placa para a outra, resultando em pontos satélites ao redor da projeção do local de descarga.
Operação do CCD
Quando a tela de fósforo é atingida por elétrons, ela brilha em verde.
Quando a tela de fósforo é atingida, ela brilha em verde.
A luz verde é detectada pelos pixels do CCD, onde é convertida novamente em elétrons.
O CCD tem uma luz verde.
O CCD tem uma carga máxima que pode aceitar entre as leituras antes de transbordar.
O CCD tem uma carga máxima que pode aceitar entre as leituras.
Quando um pixel "transborda", isso é chamado de blooming.
Os elétrons que transbordam chegam aos pixels vizinhos, aumentando seu valor de leitura, o que resulta em uma imagem com aparência borrada.
Os elétrons que transbordam são chamados de "blooming".
Quando um pixel está borrado, ele não é visível.
Quando um pixel satura e "transborda", os valores de intensidade adicionais que transbordam são perdidos.
O ideal é reduzir o ganho até que o pixel não sature, mas então sinais de menor intensidade serão perdidos, o que reduzirá a sensibilidade da câmera.
Processamento de imagem - Exibição
A imagem bruta do corona não é útil para o inspetor, pois não contém informações estruturais que permitiriam ao inspetor identificar a localização física da descarga
Detecção de descarga corona
Para exibir imagens UVC e visíveis de forma útil, dois tipos de câmeras devem ser usados em conjunto com a óptica adequada.
A imagem UV detectada é sobreposta em uma imagem visível para mostrar onde ocorre a descarga. O ponto UV é falsamente colorido para torná-lo observável.
A imagem UV detectada é sobreposta em uma imagem visível para mostrar onde a descarga está ocorrendo.
Abordagem
Após a detecção de uma descarga, a câmera deve aumentar o zoom para mostrar ao operador a causa física da descarga.
A câmera aumenta o zoom para mostrar ao operador a causa física da descarga.
Aumentar o zoom é o termo comum para alterar o campo de visão.
Diminuir o zoom.
Campo de visão (FOV)
O campo de visão é o ângulo sólido por meio do qual um detector é sensível à luz.
FOV = Campo de visão
DFOV = Campo de visão diagonal
FFOV = Campo de visão diagonal
Campo de visão
HFOV = Campo de visão horizontal
Quando uma câmera tem um campo de visão diagonal
FFOV = Campo de visão vertical.
Quando uma câmera aumenta o zoom, o FOV é reduzido.
O quadro preto é o FOV inicial
O quadro verde mostra o FOV ampliado.
Zoom óptico
O zoom óptico é o resultado da alteração do campo de visão (FOV) da câmera, que é obtida por meio da alteração mecânica da posição relativa dos elementos da lente.
Esse é o melhor tipo de zoom, pois torna visíveis os menores detalhes.
O melhor tipo de zoom, pois torna visíveis os menores detalhes.
A intensidade do zoom é a capacidade de aumentar e diminuir o zoom.
A intensidade do zoom pode ser expressa como zoom "##x", mas isso não é útil, pois você não sabe o FOV inicial ou final.
Portanto, é melhor indicar o FOV inicial e final.
Por exemplo,
Zoom digital
O zoom digital amplia cada pixel.
- Esse é o pior tipo de zoom, pois não aumenta os detalhes observados.
- O zoom digital é o pior tipo de zoom, pois não aumenta os detalhes observados.
- O zoom digital geralmente só é aplicado depois que as câmeras atingem o zoom óptico máximo.
- O método matemático usado para ampliar os pixels tem um efeito enorme no resultado final.
A ampliação pode ser interpolativa ou não interpolativa. A interpolativa fornece bordas gradientes, ao contrário da não interpolativa, que fornece bordas de blocos nítidos.
Exibição de vídeo
A maioria das câmeras modernas tem sensores de imagem com uma resolução maior do que a do visor da câmera.
Visualização em zoom - Down Sampling
O fluxo de vídeo pode ser reduzido para se ajustar à altura ou à largura da tela por meio de downsampling.
Sensibilidade
A sensibilidade da câmera é um aspecto importante. No entanto, não há um teste padronizado para a sensibilidade das câmaras Corona.
A sensibilidade pode ser expressa como uma porcentagem da sensibilidade da câmera.
A sensibilidade pode ser expressa de várias maneiras:
- W/cm2 (watts por centímetro quadrado): a luz UV necessária para que um ponto apareça na tela da câmera.
- pC (picoCoulomb): o número de elétrons necessários para gerar (por ionização) a luz UV necessária para que um ponto apareça na tela da câmera.
- RIV (Radio Influencing Radius): o número de elétrons necessários para gerar (por ionização) a luz UV necessária para que um ponto apareça na tela da câmera.
- RIV (Radio Influence Voltage, tensão de influência de rádio): o ruído de rádio gerado pela ionização causada pelos elétrons necessários para gerar a luz ultravioleta necessária para que um ponto apareça na tela da câmera.
Unidades de sensibilidade:
- W/cm2 Watts por cm quadrado.
- pC (picoCoulomb) Pico é um prefixo de unidade no sistema métrico que denota um fator de 10-12 . O coulomb é definido como a quantidade de eletricidade transportada em um segundo por uma corrente de um ampere.
- PeakCoulomb (Coulomb) é um prefixo de unidade no sistema métrico que denota um fator de 10-12
- RIV (Radio Influence Voltage, tensão de influência de rádio) Uma tensão de alta frequência, gerada por qualquer fonte de corrente de ionização que aparece nos terminais de aparelhos de energia elétrica ou em circuitos de potência.
Fatores que afetam a intensidade da descarga e a quantidade de UV gerada:
- Tensão aplicada
- A carga extraída
- A frequência de repetição das descargas
- O comprimento da agulha
- A nitidez da agulha
- A borda da agulha
- O material da agulha
- A condição da superfície da agulha
- A temperatura da agulha
- A condutividade do ar ambiente, que depende da temperatura do ar, da umidade, da pressão e do material particulado
- A velocidade do fluxo de ar
- Se a descarga é vista de frente ou não
Nenhum dos itens acima é controlado nos testes de câmara corona; seus efeitos também não são totalmente compreendidos.
Todos os itens acima não são controlados nos testes de câmara corona; seus efeitos também não são totalmente compreendidos.
RIV - Em teoria, na realidade é calculado a partir de pC
IEC 60270:2000 - refere-se a como o pC foi medido, não à configuração para gerar a descarga. A norma foi redigida antes da existência das câmaras corona de proteção solar e não aborda nenhuma das variáveis que afetam o uso das câmaras corona.
IEC 60270:2000 - aborda como o pC foi medido, não a configuração para gerar a descarga.
NEMA 107-1987 - aborda como o RIV foi medido, mais uma vez foi escrito bem antes de as câmaras corona estarem disponíveis.
Dado o número de variáveis não controladas (e seus efeitos), não é apropriado usar uma descarga pontual como fonte de luz ultravioleta para testes de sensibilidade da câmera.
O uso de um dispositivo chamado corpo negro é mais adequado, pois poucas das variáveis que afetam as descargas afetam o corpo negro.
O corpo negro é usado na física como uma fonte estável de luz em uma faixa de frequências. A intensidade da luz por frequência é fácil e precisamente controlada pelo ajuste da temperatura do dispositivo.
A única variável é a temperatura do corpo negro.
A única variável é a distância que a câmera é mantida da abertura do corpo negro.
A única coisa a ser acertada é o cálculo da luz ultravioleta emitida pelo BB através de sua abertura.
A única coisa a ser acertada é o cálculo da luz ultravioleta emitida pelo BB através de sua abertura.
O que a detecção interpreta?
O que a detecção interpreta?
A maioria dos usuários práticos considera que um ponto no mesmo local a 50% dos quadros por segundo é uma indicação de que há uma fonte de UV nesse local.
Contagem
Foi necessária uma expressão para a intensidade da descarga para calcular a taxa de decaimento dos componentes afetados.
Inicialmente, foi aplicada a contagem pontual.
Ela foi eficaz apenas no caso dos dois primeiros componentes.
Só foi eficaz em descargas de baixa intensidade quando a câmera estava fora de foco, pois a sobreposição ou o contato de pontos distorceu os resultados.
Os resultados foram então calculados pela contagem do número de pontos.
A soma das intensidades das duas câmeras é a mesma que a soma das intensidades das duas câmeras.
A soma das intensidades provou ser uma abordagem melhor, pois seus resultados só foram distorcidos quando a imagem atingiu a saturação.
Os valores de escala de cinza de todos os pixels são somados e um valor de "imagem em branco" é subtraído.
O valor de "imagem em branco" é subtraído.
Esse valor é então ajustado para a irradiância UVc necessária para gerar a mesma intensidade.
Ao alterar a área de amostragem, a intensidade da luz recebida das descargas individuais pode ser medida.
Intensidade da descarga
Para obter a intensidade aparente da descarga, vários fatores devem ser levados em conta:
- Distância entre a câmara e a fonte de descarga
- A densidade do ar (temperatura e pressão do ar) e sua composição, ou seja, gases, umidade, partículas transportadas pelo ar etc.
- Fluxo de ar
- Taxa de fluxo de ar
- Atividade de ionização naturalmente presente (depende da altitude)
- Configurações da câmera
- Tipo de corona
- A tensão aplicada
- O ponto de vista do observador