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在线探测技术研究论文 篇1：
直升机常见火警探测系统故障分析
摘要：直升机的火警探测系统在直升机工作中有着十分重要的作用，不仅能保证直升机相关设备的正常运行，还能对直升机部件的运行状态进行检测，防止直升机发动机和其他部位产生高温隐患或者发生火灾。现对直升机火警探测系统的工作原理进行了分析，阐述了常见的直升机火警探测系统故障，同时针对可能出现的故障类型提出了相应的措施。例如，在实际应用中，火警探测器的端子松动和密封不严是常见的故障类型，通过对其进行加固和密封处理能有效解决相关问题;对于线路老化以及元器件工作异常现象，需要及时对其进行定期检修，以保证直升机的运行可靠性。
关键词：直升机火警探测系统;火警探测器;加固;密封
0 引言
随着社会发展，直升机作为一种重要的运输工具被应用于各种特殊地形、特殊环境作业中，承担着各种不同的运输任务[1]。由于直升机工作环境特殊，使其经常出现不同类型故障，严重影响着其正常运行状态，其中火警探测系统故障是最常见的一种故障[2]。火警探测系统作为直升机系统中较为重要的系统，承担着监测发动机运行状态的作用，如果发动机由于高速运行产生高热而导致火灾，发动机的火警探测系统就会启动，产生预警信号，能帮助飞行员及时了解直升机的运行状态，如果火警探测系统发生故障不能发出预警信号，则会造成直升机在空中停飞或者其他更大的安全事故。因此，只有排除直升机火警探测系统故障，才能确保直升机在飞行过程中的正常工作。
1 直升机火警探测系统工作原理
目前，直升机火警探测系统较常采用的探测方式为温度探测，主要是通过在发动机周围布置一定的探测器来观测发动机周围的温度实时变化，控制探测回路的电阻变化，从而实现对发动机周围环境的感知监测。如果火警探测器在对周围元器件感知过程中，其测量的温度值超过系统设定的阈值，就会发出报警信号，传递给飞行员火警信息[3]。发动机上的火警探测器一般采用串联的方式，在控制面板上通过和火警控制系统构成控制回路。在正常情况下，正常的回流条和应急回流条利用断路器为火警控制盒供电。
一般情况下，对于火警探测器而言，其内部回路往往处于短路状态。这时能通过火警控制系统对正常回路进行电阻监测，当火警探测器所处的安装位置温度高于传感器所设定的最高值时，会使火警探测器的内部电阻发生变化，导致火警探测器相当于一个较大的电阻被串联在探测系统的回路中，這时产生的变化使其控制盒中输出警告信号。通常火警探测器一般由多个组成，每个探测器分别对该位置的温度进行感知，一般其温度发生异常时，会检测到相应电阻的单位值，如果多个探测器同时产生火警警告信号，那么对于火警探测盒来说，其回路中的电阻值是多个探测器监测电阻值的叠加。如果最后火警探测器的总回路电阻值在最小值和最大值范围内，火警控制盒会向机上输出告警信号，实现机上告警。
2 常见的火警探测系统故障原因分析
对于火警探测系统，尤其是火警探测器，在实际工作过程中，由于所处环境复杂和工况多变，使其时常发生故障[4]。常见的故障类型如下：
2.1 火警探测系统的元器件发生故障
对于火警探测系统来说，其目的是为了准确采集信号，然后传递给火警控制盒，但是有时候因为各种原因会导致控制盒发生故障，从而产生虚报的数据信号，这些原因包括电路中对电阻阈值的设置不合理，出现异常的火警警告现象。火警探测器由于温度变化使回路中的电阻发生变化，采集后的电阻值由采集电路传给火警控制盒，然后输出相应信号，但是在实际电阻测量过程中，存在火警探测器内部电阻和控制盒内部电阻比较的过程，如果其预先设置的基准值不合理，就会导致报警现象发生。因此合理设置火警警告所需的电阻值十分重要。另外火警探测器发生故障也是常见的一种故障类型。对于火警探测器来说，其正常工作状态时，内部为断开状态，但是如果直升机在飞行过程中，火警探测器出现电阻值增大或是电阻值趋向于无穷大，则会出现控制盒误报警的现象。具体原因可能是由于密封不严导致外界环境中部分细小颗粒进入到探测器内部，使得其内部的温度感知元器件发生异常，探测器电阻发生变化。
2.2 线路发生故障
直升机在飞行过程中，发动机通常处于不停运转的状态，这样高强度的持续工作使得发动机温度容易异常。而火警探测系统的工作环境通常是在这样的环境下进行的。因此在如此恶劣的环境下，直升机上的线路容易出现问题以及短路现象。另外，直升机上发动机的振动使得探测器的末端在工作中容易发生脱落现象，因此线路短路以及断路是常常出现的故障，从而导致火警探测器不能正常工作。如果直升机在相对潮湿的环境中作业时，相应的电路就会出现受潮现象，因此会出现火警虚报的情况。火警探测器采用端子的形式进行连接，受潮或者松动的端子导致火警控制盒出现异常。
2.3 外界环境的电磁干扰
由于火警控制盒在工作时常常受到电磁的干扰，因此在直升机故障类型中，外界环境的电磁干扰也是一种常见的干扰现象。在外界电磁干扰情况下，直升机飞行过程中火警控制盒受电磁干扰影响，发出故障告警信息，而一旦直升机停止运行，其干扰随即消失，故障表现就会逐渐消失。
3 故障解决措施
由于直升机的发动机部位常处于油液较多的环境下，电器元件经常发生腐蚀和发动机高温现象[5-6]，这不仅使得其线路容易老化，更会导致火警探测器使用寿命变短。因此需要进行日常的检修，排除故障。针对直升机的故障类型以及常见的错误报警和不报警现象，有如下几种故障排除方法：
（1）对于时常发生火警探测器不能有效连接以及出现松脱的现象，可以采用改变连接方式的形式加固探测器的连接。具体的措施是将和火警探测器相关的直升机线路由螺钉连接方式改为焊接，这样将线路的端口进行固定，能实现火警探测器的可靠连接，保证火警探测器的正常运行，但是该方式会使得线路更换过程十分繁琐。
（2）在直升机运行过程中会产生发动机振动现象，因此为了更好地保证元器件的可靠性，在進行固定时，可以将螺母的连接方式改为螺母自锁方式，但是这种方式仅仅针对部分特别容易松动连线端子的情况。
（3）进行更加严密的密封处理。在对火警探测器及其连线端子进行密封时，可以采用高强度抗高温的密封黏合剂。一方面，它可用于密封处理，保证探测器元器件和周围环境相隔离;另一方面，其还具有较好的黏性，对于螺纹的防松以及螺钉的固定来说十分重要。除此之外，还需经常对线路进行检修，替换已经老化的线路，在更换元器件时，要保证没有其他故障，在线路确定完好的情况下，进行元器件的更换。对于端口以及常见的连接部位需要及时排查。
4 结语
直升机由于特殊的工作环境使其发动机部位的火警探测器时常发生异常，针对直升机常见的火警探测系统异常情况，需要对火警探测系统进行定期检查，及时排除故障，同时需要最大限度地减少人为因素带来的火警探测系统安全隐患问题。对于线路问题，需要定期检查发动机火警探测器线路情况，一旦发现线路或端子松动的情况，立即进行检修。此外，还需要加强火警探测器元器件的密封和固定处理，通过高强度的复合型化学黏剂能有效密封和固定元器件，防止外界空气中的尘粒对其造成干扰。对于电磁波产生的火警探测系统异常显示情况，需对火警探测系统做好防电磁干扰设计。
[参考文献]
[1] 李露.某型直升机火警探测系统虚警故障分析[J].中国科技信息，2019（24）：22-23.
[2] 曾鹏飞.直升机火警探测关键技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2015.
[3] 翟雅琼，郑友兰，李基堂，等.感光型火警探测器在直升机防火系统中的应用研究[J].直升机技术，2017（1）：66-69.
[4] 向淑兰，付尧明.现代飞机货舱火警探测系统研究[J].中国测试技术，2004，30（5）：18-20.
[5] 唐晨曦.直-九直升机自动灭火系统的设计[J].装备制造，2009（12）：213.
[6] 曲忠先.737NG机型发动机火警探测故障分析[J].中国机械，2014（21）：63-64.
收稿日期：2020-03-06
作者简介：李娜（1989—），女，宁夏银川人，工程师，从事飞机防火系统设计和研制工作。
作者：李娜
在线探测技术研究论文 篇2：
四象限探测器测试方法
摘要：目前国内缺乏专门针对四象限探测器的测试标准，导致在实际测试中存在参数不统一、测试体系不完善等问题。该文从四象限探测器的工作原理出发，分析四象限探测器关键参数及其定义，研究形成四象限探测器关键参数的测试方法，并选取一款四象限APD探测器组件开展测试验证，对比分析不同工作温度对产品噪声、上升时间、下降时间等关键参数的影响。样品各象限响应度不小于1.40×105V/W，象限间响应一致性超过96%;各象限噪声均为1.09mV，表现出良好的性能。同时样品的噪声与其工作温度成正比;当工作温度为25°C时，组件上升时间与下降时间均最短，响应速度最快。实验结果表明形成的测试方法合理可行，能够为四象限探测器的测试及评价提供借鉴和参考。
关键词：应用光学;四象限探测器;测试方法;激光跟踪
文献标志码：A
0 引言
四象限探测器是指利用微电子工艺，将4个参数相同的光电二极管按照直角坐标系要求，集成在同一半导体基材上的光电探测器。它具有灵敏度高、准确度高、光谱范围宽、动态范围宽、体积小、计算简便等优点，被广泛应用于激光制导、激光雷达、空间光通信等激光跟踪领域[1-4]。
近年来，四象限探测器研究主要侧重于修正定位误差、改进定位算法和提高测量准确度等方面，很少有文献涉及四象限探测器关键参数测试方法的系统研究。张骏等[5]通过分析四象限光电探测器的原理及其定位误差，提出了一种标定并修正其固有误差以及四象限非均匀性的方法。周洪伟[6]搭建了基于虚拟仪器的四象限探测器噪声检测系统，实现了四象限探测器的四通道低频噪声同时检测与处理。程韦等[7]从理论上详细分析了光斑性质对探测结果的影响，并通过数值仿真得出了光斑大小和光斑强度与测量准确度的关系。杨桂栓等[8]详细分析了四象限探测器死区对探测范围内探测灵敏度的影响，发现死区宽度相对光斑半径的比例越大，探测器的灵敏度越高。Tang等[9]提出了一种基于高斯分布的光斑中心定位算法，有效提高了光斑中心位置实时测量的准确度。Wu等[10]则通过分析光斑位置与InGaAs四象限探测器输出信号的关系，结合玻尔兹曼方法，提出了一种新的计算公式，有效提高光斑测量的准确度。
目前国内缺乏专门针对四象限探測器的测试标准，加上国外的技术封锁，导致在产品实际测试中存在参数不统一、测试体系不完善等问题，因此，迫切需要开展四象限探测器测试技术研究。
针对上述问题，本文从四象限探测器的工作原理出发，研究形成四象限探测器关键参数的测试方法，同时开展测试验证。
1 四象限探测器工作原理
当光斑照在四象限探测器的光敏面上时，每个象限都会接收光能，产生光电流。假设4个象限接收到的光能量分别为P1、P2、P3、P4，对应产生的光电流分别为I1、I2、I3、I4。当光斑质心与四象限探测器中心重合时，由于每个象限光照面积相等，所以I1=I2=I3=I4。
四象限探测器工作原理如图1所示，当光斑质心相对探测器中心偏离时，各象限光照面积会有所差异，从而导致每个象限产生的光电流也有所不同。由此可以计算光斑在X方向和Y方向的位移：
通过利用光斑的分布模型，可以由光斑质心的相对位置（xr，yr）解算出其实际位置（x0，y0）。常用的光斑分布模型有均匀光斑和高斯光斑。在实际应用中，激光光束经过光学元件扩束、整形和耦合后成像在四象限探测器上的光斑能量分布通常为高斯分布[11]。
高斯分布光斑能量表达式为
其中P0为光斑总能量，w为高斯光斑的半径。
假设光斑在探测器光敏面外的光能量可以忽略不计，则有：
将式（3）～式（5）代入式（1）、式（2）可得：
其中erf（x）为误差函数。
光斑质心的实际位置坐标可以由下式推导：
其中erf–1（x）为反误差函数，可以通过查找函数库求解。
2 关键参数测试方法
基于上述的四象限探测器工作原理，借鉴和参考现有的标准如GJB8121-2013《半导体光电组件通用规范》、SJ/T2354-2015《PIN、雪崩光电二极管测试方法》等，分析明确四象限探测器的关键参数（如响应度、象限间响应度一致性、噪声、光动态范围、上升时间、下降时间和输出阻抗等）及其定义。针对每一关键参数，通过分析其测试原理，开展测试条件、测试步骤的研究，最终形成四象限探测器关键参数测试方法。
2.1 响应度
响应度指在规定条件下，四象限探测器组件各象限输出电压幅度与入射光功率的比值[6]。测试原理框图如图2所示。
响应度的测试步骤如图3所示，具体为：
1）调整数字源表，设置四象限探测器的工作电压，使其处于正常工作状态，同时设置示波器负载阻抗RL=1MΩ;
2）根据四象限探测器使用要求设置信号源的重复频率f、占空比，选择合适的激光波长λ;
3）将激光器的光输出端与光衰减器入口连接，用光功率计测量光衰减器输出光的平均功率，调整光衰减器的衰减倍数，实现需要的输出光平均功率PINA，则脉冲信号峰值光功率PIN=2PINA;
4）按图2连接，接通电源，遮蔽背景杂散光;
5）保持激光器的驱动条件、光衰减器的衰减倍数不变，设置信号源脉宽tw，使光衰减器输出光通过光纤依次照射到4个象限的光敏面上，调整光纤位置，观察示波器使输出信号脉冲幅度最大，依次读取各象限的输出信号脉冲幅度，记为Vout1、Vout2、Vout3、Vout4;
6）分别计算组件四个象限的响应度RVn，其表达式为：
其中n=1，2，3，4，分别代表4个象限。
2.2 象限间响应度一致性
象限间响应度一致性指在规定条件下，四象限探测器组件各象限响应度接近4个象限响应度平均值的百分比。测试原理框图如图2所示，在测得4个象限的响应度以后，分别计算四个象限间响应度一致性，其表达式为
2.3 噪声
噪声指在规定条件下，四象限探测器组件各象限电压噪声有效值的大小[2]。测试步骤如图4所示，具体为：
1）调整数字源表，设置四象限探测器的工作电压，使其处在正常工作状态，同时设置示波器负载阻抗RL=1MΩ;
2）按图2连接，接通电源，遮蔽背景杂散光;
3）关闭光源;
4）依次从示波器上读取组件4个象限的电压噪声有效值RMSn（n=1，2，3，4）。
2.4 光动态范围
光动态范围指在规定条件下，最大接收光功率与最小接收光功率之比。最大接收光功率定义为信号输出幅度大于等于固定值时的光功率;最小接收光功率定义为信噪比为1∶1时的光功率。测试步骤如图5所示，具体为：
1）分别计算出组件4个象限的最小接收光功率PMINn，其表达式为：
2）调整数字源表，设置四象限探测器的工作电压，使其处在正常工作状态，同时设置示波器负载阻抗RL=1MΩ;
3）根据四象限探测器使用要求设置信号源的重复频率f、占空比，选择合适的激光波长λ;
4）连续减小光衰减器的衰减倍数，直至组件4个象限的输出幅度不再随输入光功率的增加而增大，用光功率计测量出对应的输入平均功率记为PINn，则组件4个象限最大线性接收功率PMAXn=2PINn;
5）分别计算出组件4个象限的光动态范围Dλn，其表达式为：
2.5 上升时间、下降时间
为了评价四象限探测器的响应速度，借鉴SJ/T2354-2015《PIN、雪崩光电二极管测试方法》等标准，引入上升时间、下降时间两个参数。上升时间指在规定条件下，四象限探测器组件各象限输出脉冲前沿从峰值的10%到90%的时间间隔。下降时间指在规定条件下，四象限探测器组件各象限输出脉冲后沿从峰值的90%到10%的时间间隔。测试原理见图2，测试步骤如图6所示，具体为：
1）调整数字源表，设置四象限探测器的工作电压，使其处在正常工作状态，同时设置示波器负载阻抗RL=1MΩ;
2）根據四象限探测器使用要求设置信号源的重复频率f、脉宽tw，选择合适的激光波长λ;
3）将激光器的光输出端与光衰减器入口连接，用光功率计测量光衰减器输出光的平均功率，调整光衰减器的衰减倍数，实现需要的输出光平均功率PINA，则脉冲信号峰值光功率PIN=2PINA;
4）按图2连接，接通电源，遮蔽背景杂散光;5）将光衰减器输出光通过光纤依次照射到4个象限的光敏面上，调整光纤位置，用示波器依次读取组件各个象限输出信号脉冲响应上升时间trn和下降时间tfn（n=1，2，3，4）。
2.6 输出阻抗
输出阻抗指在规定条件下，四象限探测器组件各象限输出信号脉冲幅度最大时对应的输出端阻抗。测试步骤如图7所示：
1）～5）与响应度测试步骤1）～5）完全一致;
6）设置示波器负载阻抗RL=50Ω，依次读取各象限输出信号脉冲幅度VOUTn;
7）可计算出组件的输出阻抗Ron，其表达式为：
其中n=1，2，3，4，分别代表4个象限。
3 测试结果及分析
3.1 关键参数测试
为了验证上述四象限探测器测试方法的有效性，选取某型号四象限APD探测器组件开展关键参数的测试评价。测试样品由制冷型四象限Si基APD探测器、前置放大电路组成，采用晶体管外形封装（TO封装），测试时把样品固定在定制的测试夹具上。测试样品和测试夹具照片分别如图8（a）、图8（b）所示。
测试平台如图9所示，由TDS3034B型数字示波器、GPS-3303C型直流稳压电源、PM20型光功率计（置于激光器背面）、Agilet33250A型信号源、Keithley2410数字源表和1064nm激光器组成。
根据四象限APD探测器组件的使用要求，确定各个关键参数的测试条件如下：
1）组件的正电源UCC设置为（5±0.05）V，负电源UDD设置为（–5±0.05）V，APD工作电压设置为反向击穿电压的80%（或–60V），确保其工作在线性模式。
2）信号源的重复频率f设置为10kHz，脉宽tw设置为200ns，占空比设置为50%;激光波长λ为（1064±10）nm;
3）参数测试在室温环境（25°C）下进行。测试响应度、输出阻抗时脉冲信号峰值光功率PIN设置为（1±0.05）μW;测试上升时间、下降时间测试时，为了更准确读取结果，PIN设置为（5±0.05）μW。
测试结果如表1所示，四象限APD探测器组件各关键参数性能指标均满足规格要求，表现出优良的性能水平：组件4个象限的响应度均达到或超过1.40×105V/W，象限间响应一致性超过96%，展示出较高的探测精度;4个象限的噪声均为1.09mV，光动态范围均为47dB，表现出较高的探测灵敏度和较宽的探测范围;组件4个象限的上升时间均未超过14ns，下降时间均小于12ns，表现出较快的响应速度;4个象限输出阻抗都小于12Ω，表现出较高的驱动负载能力。
3.2 工作温度对关键参数的影响
为了进一步分析不同工作温度对样品探测性能的影响，参考GJB8121-2013《半导体光电组件通用规范》，在现有测试平台基础上，集成MC-810P型温箱，搭建四象限探测器高低温在线测试系统（见图10），重点分析不同工作温度（?45°C、25°C、70°C）对四象限APD探测器组件噪声、上升时间、下降时间等关键参数的影响，对产品的温度可靠性开展评价。
不同工作温度下样品的噪声测试结果如表2所示，可以发现在不同工作温度下，四象限APD探测器组件4个象限的噪声均在1.5mV以下，达到产品规格要求，展現出良好的探测灵敏度。同时，样品的噪声与其工作温度成正相关，随着工作温度的升高，4个象限的噪声都有一定程度的增加。这可能由器件的热噪声随温度升高而增加所导致。
表3和表4给出了不同工作温度下四象限探测器组件上升时间与下降时间的测试结果。可以发现在不同工作温度下，样品4个象限的响应时间均在30ns以内，满足产品规格要求，展现出较快的响应速度。测试结果同时表明，当工作温度为25°C时，四象限APD探测器组件的上升时间与下降时间均最短，响应速度最快。
4 结束语
为满足四象限探测器的检测需求，本文针对其关键参数测试技术开展系统研究，通过理论分析和实验验证，形成了四象限探测器测试方法，能够为四象限探测器的检测及评价提供借鉴和指导。实验结果验证了本文提出测试方法的可行性，后续将针对四象限探测器的可靠性评价方法开展研究。
参考文献
[1]范新坤，张磊，宋延嵩，等.四象限探测器的跟踪与通信复合探测技术[J].中国激光，2017（9）：241-248.
[2]张伟，张合，陈勇，等.脉冲激光四象限探测器测角不确定性统计分布[J].物理学报，2017，66（1）：012901.
[3]郭小康，张彦梅，贺仕杰.基于四象限探测器的光斑中心高精度定位算法[J].激光与红外，2017（11）：1353-1357.
[4]何超，常金涛，王勇，等.基于四象限探测器的斯托克斯向量测量仪[J].红外与毫米波学报，2016，35（1）：57-62.
[5]张骏，钱惟贤，刘泽伟.四象限探测器输输出非均匀性分析与矫正[J].红外技术，2016（7）：565-570.
[6]周洪伟.四象限探测器噪声测试系统设计及其应用研究[D].西安：西安电子科技大学，2013.
[7]程韦，滕艳华，夏玲燕，等.光斑性质对四象限探测器测量精度的影响[J].科学技术与工程，2015，15（4）：239-242.
[8]杨桂栓，张志峰，翟玉生，等.死区对四象限探测器探测范围和灵敏度影响的研究[J].激光与光电子学进展，2013，50（6）：152-157.
[9]TANGY， GUG， QIANW， etal.Laserspotcenterlocationalgorithmoffour-quadrantdetectorbasedonGaussiandistribution[J].Infrared&LaserEngineering， 2017， 46（2）： 206003.
[10]WUJ， CHENY， GAOS， etal.ImprovedmeasurementaccuracyofspotpositiononanInGaAsquadrantdetector[J].AppliedOptics， 2015， 54（27）： 8049-8054.
[11]张辉，陈云善，耿天文，等.四象限探测器位置检测精度的主要影响因素研究[J].中国激光，2015，12（42）：306-314.
作者：王之哲 陈勇国 陈思 王小强
在线探测技术研究论文 篇3：
输电杆塔鸟类智能感知与驱除研究与应用
【关键词】红外智能探测 多波段超声波驱鸟 智能控制系统
本文研究的超声波驱鸟是一种新型的超低功耗超声波系统，系统发出的超声波能刺激鸟类的神经系统，使鸟类自动远离超声波覆盖的范围，以保护电力设备。具有安装方便、不受时间和环境限制、覆盖面积广泛等优点，可作用于多种种类的鸟。
1研究背景
目前国内外在驱鸟技术方面，常用的技术有声音驱鸟、驱鸟刺驱鸟和风力驱动防鸟器等，具体技术如下。
1.1声音驱鸟。声音驱鸟是在输电线路的安全位置安装风铃、定向声波、超声波等声音驱鸟设备，迫使鸟类远离输电线路的驱鸟方法。风铃、定向声波具有成本低，操作简单的优点;但存在有效范围小，技术含量低，鸟类容易产生适应性等不足。
1.2驱鸟刺驱鸟。驱鸟刺由钢丝、钢丝槽和U 型环底座三部分組成，将钢丝分别插入U型环上方钢槽底部，产品呈刺状散开。驱鸟刺具有弹性，易弯曲，适合不同形状的表面;且有不同的颜色可选择，不会破坏保护物的美观。驱鸟刺用于防止鸟在输电线路停留或筑巢，保护其表面免受鸟粪污染，驱鸟效果好，持久，安装简单，费用低，但覆盖面低。
1.3风力驱动防鸟器。以风力为动力源，在风轮上加装反光镜片，使风轮在做反复运动时利用光学反射原理在驱鸟器区域内形成一个散光区，（但只有在黎明或黄昏的时候，那时光线比较暗，闪光才能起到最大作用），使鸟类惧光不敢靠近筑巢、栖息，具有安装方便，费用低，持久的优势，但受时间限制，且覆盖面积低。
以上技术都存在各种不足。在输电线路的安全位置安装风铃、定向声波等声音驱鸟设备，有效范围小，鸟类容易产生适应性;利用驱鸟刺驱鸟、风力驱动防鸟器等都存在覆盖面低的问题。
2研究目的和意义
2.1研究目的
2.1.1研究鸟类自身释放红外波长的范围，探寻适合高压输电线路环境下的鸟类探测红外传感器，提出一种基于红外探测的鸟类智能检测方案，实现对输电线路区域的鸟类智能探测。
2.1.2研究能够干扰、刺激和破坏鸟类神经系统、生理系统的超声波范围，提出并实现一种多波段超声驱鸟策略。此策略可以克服鸟类具有适应单一超声波波段的情况，确保系统能够长时间具备驱鸟功能。
2.1.3设计驱鸟装置控制系统，该控制系统能够实现对鸟类红外探测传感器信号的采集、分析与控制，当鸟类红外智能探测传感器探测到有鸟类进入高压输电线路区域时，能够自动启动多波段超声驱鸟电路，发射多波段超声波，实现对鸟类的驱赶。
2.2研究意义
本文提出一种输电线路超声波驱鸟技术，该技术利用红外探测技术自动探测输电杆塔周围是否存在鸟类，当有鸟类存在的情况下，通过超声波发生器向架空线路周围发射多波段的超声，从而消除因鸟类在线路周围筑巢、排泄而引起的线路故障。具有很好的经济效益和社会效益。
3理论基础
红外探测技术在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感系统是以红外线为介质的测量系统，一个典型的传感器系统各部分的实体分别是：
（1） 待测目标（2） 大气衰减（3） 光学接收器（4） 辐射调制器（5） 红外探测器（红外系统的核心）（6） 探测器制冷器（7）信号处理系统（8） 显示设备
依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。红外系统的核心是红外探测器，按其工作原理可分为热探测器和光子探测器两大类。
热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。本文所述的红外探测部分可采用热探测器，通过观测、记录在输电杆塔附近鸟类发出的特定波段的红外线，设计专有的红外热探测器，实现对鸟类的勘测。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（ 横波） 及纵向振荡（ 纵波）。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，但传播速度不同。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。利用超声波的特性，可做成各种超声传感器，配上不同的电路，制成各种超声波驱鸟器。超声波驱鸟正是利用一种超声波脉冲干扰刺激和破坏鸟类神经系统、生理系统，使其生理紊乱以达到驱鸟、灭鸟的目的。超声波驱鸟采用的超声波具有不能穿透障碍物、方向性强、衰减快等的特性，所以通常使用较大功率的驱鸟器。超声波通过无数次的反射方式进行传播，形成超声波防护网覆盖整个驱鸟空间，以达到最佳驱除的效果。采用发射多波段超声波驱鸟可克服以往鸟类可能会对单一波段的超声波产生适应性的不足，达到持续驱鸟的目的。
相关研究结果证明：在一定的空间有一定“供养量”，杀死一只鸟类，就会多生一只鸟类，因此“驱鸟”比“杀鸟”更具有积极意义。
4研究内容与实施方案
4.1研究内容
4.1.1鸟类红外自动探测研究。研究鸟类自身释放红外波长的范围，探寻适合高压输电线路环境下的鸟类探测红外传感器;根据鸟类红外探测传感器的工作原理，设计鸟类红外探测电路，实现对探测信号的获取、滤波和放大，为后续的信号处理和分析提供支撑。
4.1.2多波段超声驱鸟技术研究。研究能够干扰、刺激和破坏鸟类神经系统、生理系统的超声波范围，选择适合高压输电线路环境下的驱鸟超声波发射探头;为克服鸟类具有适应单一超声波波段的情况，提出一种多波段超声驱鸟策略，确保系统能够长时间具备驱鸟功能;根据驱鸟超声波传探头的工作原理，设计驱鸟超声波发射电路，实现对驱鸟超声波发射探头信号的传输和放大。
4.1.3驱鸟装置控制系统研究。要实现鸟类红外自动探测和多波段超声驱鸟，需要设计功能强大的驱鸟装置控制系统。该控制系统能够实现对鸟类红外探测传感器信号的采集、分析与控制，当鸟类红外自动探测传感器探测到有鸟类进入高压输电线路区域时，能够自动启动多波段超声驱鸟电路，发射多波段超声波，实现对鸟类的驱赶。
4.2实施方案
整体实施方案如图1所示。
4.2.1鸟类红外自动探测研究
（a）根据鸟类的生物学特性，研究鸟类自身释放的红外波长范围;
（b）根据鸟类自身释放的红外波长范围，探寻适合高压输电线路环境下的鸟类探测红外传感器;
（c）根据鸟类红外探测传感器的工作原理，设计鸟类红外探测电路;
（d）对获得的探测信号进行滤波和放大。
4.2.2 多波段超声驱鸟技术研究
（a）研究驱鸟超声波的发射范围，选择适合高压输电线路环境下的驱鸟超声波发射探头;
（b）提出并实现一种多波段超声驱鸟方法，确保系统能够长时间具备驱鸟功能;
（c）根据驱鸟超声波传感器的工作原理，设计驱鸟超声波发射电路。
4.2.3 驱鸟装置控制系统研究
（a）设计驱鸟装置控制系统的整体方案，实现鸟类红外自动探测和多波段超声驱鸟;
（b）驱鸟装置控制系统的编程实现。
5经济效益和社会效益
当今社会处于高速发展的时期，工业化程度越来越高，工业用地越来越多而使得鸟类的栖息地越来越少。鸟儿没有足够的栖息地只能改变自己的生活习性，即将鸟巢筑在输电线路的杆塔上，因而使得鸟儿在输电杆塔的附近活动也更加频繁。接踵而来的各种鸟粪类、鸟巢类、鸟体短接类、鸟啄食复合绝缘子类等问题造成的鸟害导致输电杆塔附近出现各种类似导致绝缘子闪络、线路跳闸等问题，尤其超高压远距离大容量输送线路的鸟害事故引起的跳闸，更是严重的影响电网的安全运行。而且越是发达的地区，工业化程度就越高，输电杆塔越密集，鸟类在此筑巢的概率越大，活动范围也越大。由此产生的对电网的危害也越大。
近年来发生的许多大型的停电、跳闸等电力事故，有好多都是由于鸟类在输电杆塔附近频繁活动导致的。由于鸟类在输电杆塔附近活动频繁导致的输电线路的事故不仅影响了人民的正常生活、生产秩序，而且还会给国家和人民造成巨大的经济损失。电力系统对线路上鸟害防护工作的重视程度逐年提高。国家电网公司下发了许多文件都对防鸟害工作提出了明确的要求，明确指出要在鸟害多发地段采取防鸟措施。由此也产生了许多防鸟、驱鸟的方法。为了保护生物的多样性，体现人与自然和谐相处的思想，本文提出这种输电杆塔多波段超声波驱鸟技术，可通过红外探测技术自动探测输电线路周围是否存在鸟类，当有鸟类存在的情况下，通过超声波发生器向架空线路周围发射多波段的超声波，将鸟类驱散而非杀死。从而消除因鸟类在线路周围筑巢、排泄而引起的线路故障。此技术成本低，自动化程度高，可大大降低对输电杆塔的维护成本，具有很好的经济效益和社会效益。
6创新点
6.1提出一种基于红外探测的鸟类智能检测方案，实現对输电线路区域的鸟类智能探测。
6.2提出并实现一种多波段超声驱鸟策略，此策略可以克服鸟类具有适应单一超声波波段的情况，确保系统能够长时间具备驱鸟功能。
6.3采用多波段超声波驱鸟策略不会对鸟类产生伤害，保护了生物的多样性，体现了人与自然和谐相处的思想。
6.4此项目成本低，自动化程度高，可大大降低对输电杆塔的维护成本。
7结束语
本文提出一种采用多波段超声驱鸟的技术，该技术利用红外探测技术自动探测输电线路周围是否存在鸟类，当有鸟类存在的情况下，通过超声波发生器向输电杆塔周围发射多波段的超声，从而驱散鸟类。该技术可以克服当今驱鸟技术的不足，安装方便，不受时间和环境限制，其覆盖面积广泛且不伤害鸟类。由上述分析可知，此技术具有很好的经济效益和社会效益。
作者：王健权