Detección de imágenes hiperespectrales en aceites aislantes para transformadores eléctricos mediante un sistema formador de imágenes

Se realizó un sistema formador de imágenes espectrales basado en una rejilla de difracción siendo utilizada una fibra óptica para el espectro visible. Primero se llevó a cabo un estudio de la formación de imágenes al utilizar una rejilla de difracción, en la que se obtuvo una expresión que nos permitió conocer el comportamiento que tendría el sistema. Así que se realizó una simulación para visualizar el comportamiento de la rejilla bajo ciertas condiciones de operación. Más adelante se implementa el sistema formador de imágenes con elementos ópticos y en base a las características de la rejilla de difracción es montado y llevado a cabo diversas pruebas de caracterización para el sistema formador de imágenes espectrales. Primero mediante un objeto transparente (pinhole), después con el uso de LEDs comerciales, en la que permitieron conocer la operación de trabajo, en este caso la resolución del sistema, obteniendo un valor mínimo correspondiente a 0.26 nm. Se llevó a cabo la implementación de la fibra óptica para el sistema formador de imágenes para determinar bajo qué condiciones es bueno utilizar la fibra óptica. Así que se tomaron pruebas con aceites aislantes (siendo utilizados tres llamados Fase A, B y C), para analizar el comportamiento que existe entre los bits (profundidad de color) que son representados en la imagen espectral y la temperatura en la que son sometidos, para posteriormente graficar y comparar las imágenes de acuerdo con y sin el uso de la fibra óptica. Así que fue obtenido una sensibilidad de 0.0018 bits/°C para un rango de 60°C a 20 °C para el aceite Fase B en 620 nm donde es la variación más pequeña obtenida, pero para un mayor rango de temperatura, se tiene de 75°C a 20°C con una sensibilidad de 0.0039 bits/°C, para el aceite Fase C de 460 nm. Cabe de resaltar que en el estado del arte es escasa la utilización de la fibra óptica para un sistema formador de imágenes espectrales, por lo que eso brinda un aspecto llamativo al sistema propuesto.

A spectral imaging system based on a diffraction grating was made using an optical fiber for the visible spectrum. First, a study of the formation of images was carried out using a diffraction grating, in which an expression was obtained that allowed us to know the behavior that the system would have. So a simulation was carried out to visualize the behavior of the grid under certain operating conditions. Later, the imaging system with optical elements is implemented and based on the characteristics of the diffraction grating, various characterization tests for the spectral imaging system are assembled and carried out. First through a transparent object (pinhole), then with the use of commercial LEDs, in which they allowed to know the work operation, in this case the resolution of the system, obtaining a minimum value corresponding to 0.26 nm. The implementation of the optical fiber for the imaging system was carried out to determine under which conditions it is good to use the optical fiber. So, tests were carried out with insulating oils (three called Phase A, B and C being used), to analyze the behavior that exists between the bits (color depth) that are represented in the spectral image and the temperature in which they are subjected, to later graph and compare the images according to and without the use of fiber optics. Thus, a sensitivity of 0.0018 bits/°C was obtained for a range from 60°C to 20°C for Phase B oil at 620 nm, where it is the smallest variation obtained, but for a greater temperature range, it is 75°C to 20°C with a sensitivity of 0.0039 bits/°C, for the 460 nm C Phase oil. It should be noted that in the state of the art the use of fiber optics for a spectral imaging system is scarce, so this provides a striking aspect to the proposed system.