[發明專利]利用衍射效應提高超凈電纜絕緣料中雜質檢測分辨率的方法

無效

• 申請號: 200910312059.3
• 申請日: 2009-12-23
• 公開（公告）號: CN101718669A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 王暄;趙洪;李迎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種對電纜絕緣料中雜質檢測的方法。

背景技術

交聯聚乙烯（XLPE）電纜絕緣中的雜質顆粒是造成其絕緣失效的重要因素。現代電纜工業用超凈生產的方式防止雜質顆粒進入絕緣材料。為了評價電纜的超凈程度，在生產中制定了嚴格的絕緣料中雜質顆粒的尺寸和含量標準。例如規定500kV以上電纜絕緣的XLPE料中每公斤不得有超過50μm的雜質顆粒。在工業生產中，雜質顆粒的檢測要有一定的體積數量和檢測頻率，結果才具有統計學意義，例如，每生產20噸料作為一個檢測批次，在其中隨機抽樣3公斤進行雜質檢測。在雜質顆粒的檢測過程中，并不關心雜質顆粒的幾何形狀細節，而對測量分辨率和測量速度有較高要求。

發明內容

本發明為了解決現有技術對電纜絕緣料中雜質檢測的分辨率不高、測量速度不高的問題，提出一種利用衍射效應提高超凈電纜絕緣料中雜質檢測分辨率的方法。

利用衍射效應提高超凈電纜絕緣料中雜質檢測分辨率的方法是基于以下裝置實現的：

利用衍射效應對超凈電纜絕緣料中雜質檢測的裝置由光源、透鏡、CCD攝像機、AD轉換卡和計算機組成，光源、透鏡、CCD攝像機依次從左至右共軸排列，所述CCD攝像機設置在透鏡的像方焦平面上，CCD攝像機的信號輸出端與AD轉換卡的模擬信號輸入端相連，AD轉換卡的數字信號輸出端與計算機的信號輸入端相連；

利用衍射效應提高超凈電纜絕緣料中雜質檢測分辨率的方法具體步驟如下：

步驟A、將標定板放置在透鏡的物方焦平面上，保證標定板完全被光源的光束覆蓋，所述標定板上制作有不同尺寸的圓形顆粒，顆粒尺寸在20μm至100μm之間；

步驟B、標定板以速度v勻速通過超凈電纜絕緣料中雜質檢測的裝置N次，記錄每種尺寸顆粒每次經過AD轉換卡后的像函數序列的寬度，將每種尺寸顆粒的N次測量結果取平均值并取整數，獲得標定板每種尺寸顆粒的像函數序列的平均寬度；

步驟C、通過步驟B獲得的標定板每種尺寸顆粒的像函數序列的平均寬度，獲得CCD攝像機上每種尺寸顆粒的衍射圖像像函數解算尺寸；

步驟D、確定步驟C獲得衍射圖像像函數的解算尺寸與圓形顆粒實際尺寸的對應關系；

步驟E、將被測超凈電纜絕緣料制成厚度在0.5mm至1.2mm之間，寬度為20mm至30mm的被測超凈電纜絕緣料薄帶，放置在透鏡的物方焦平面上，保證被測超凈電纜絕緣料薄帶的寬度完全被光源的光束覆蓋；

步驟F、被測超凈電纜絕緣料薄帶以速度v勻速通過超凈電纜絕緣料中雜質檢測的裝置；

步驟G、記錄雜質顆粒經過AD轉換卡后的像函數序列的寬度；

步驟H、通過步驟G獲得的雜質顆粒的像函數序列的寬度，獲得CCD攝像機上雜質顆粒的像函數解算尺寸；

步驟I、通過步驟D獲得的像函數的解算尺寸和圓形顆粒實際尺寸的對應關系，確定被測超凈電纜絕緣料(6)薄帶雜質的實際尺寸。現有技術利用透鏡的尺寸變換，將物函數放大來提高測量分辨率，但尺寸放大的同時造成視場的縮小，這樣只能是一部分一部分的成像，由于拍攝的幅數多而造成檢測速度下降，對于要求高速測量的應用，是不能通過放大成像的方法提高分辨率的。本發明利用衍射效應與CCD攝像結合，無需對雜質成像進行放大，視場范圍大，與現有測量裝置相比具有更高測量速度，本實用新型適用于電纜工業的超凈電纜絕緣料雜質檢測，尤其應用于高壓XLPE電纜絕緣料和電纜超凈生產中的雜質顆粒的高速、高分辨率自動檢測，還適用于其他領域雜質的檢測。

本發明通過分析雜質顆粒在測量過程中的光學成像特性和測量要求，提出了一種利用光學鏡頭的衍射效應而造成的成像展寬作用，在不關心雜質顆粒形狀細節的條件下，提高了測量分辨率的方法，本發明適用于超高壓電纜料及電纜生產和質量檢測領域。

附圖說明

圖1為標定板7放置在利用衍射效應對超凈電纜絕緣料中雜質檢測的裝置的結構示意圖。圖2為被測超凈電纜絕緣料6薄帶放置在利用衍射效應對超凈電纜絕緣料中雜質檢測的裝置的結構示意圖。圖3為雜志顆粒處的位置-光強信號波形圖。圖4為CCD攝像機3處衍射圖像位置-光強信號波形圖。圖5為AD轉換卡4后的像函數序列時間-光強信號波形圖。圖6為像函數序列的局部示意圖。圖7為具體實施方式四的尺寸測量實驗曲線。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實施方式，利用衍射效應提高超凈電纜絕緣料中雜質檢測分辨率的方法是基于以下裝置實現的：