[發明專利]高壓輸電線缺陷檢測用柔性磁致伸縮和渦流一體化傳感器

有效

• 申請號: 201210325356.3
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102841132A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 吳斌;薛彥全;劉秀成;何存富
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G01N21/90
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域：

高壓輸電線缺陷檢測用柔性磁致伸縮和渦流一體化傳感器，屬于電磁聲學傳感器技術領域。

背景技術：

通常情況下，高壓輸電線是由一層或多層單線圍繞其中心線芯螺旋捻制而成，相鄰層的捻制方向相反。依據材料不同，單線主要包括鋁及鋁合金線，中心線芯主要包括鍍鋅鋼線和鋁包鋼線。高壓輸電線的健康狀況直接影響電力網絡的運行安全和經濟效益。目前單一功能的傳感器都只能對輸電線鋼芯或鋁絞線缺陷進行檢測，無法實現兩種材料的同時檢測。且由于傳感器結構復雜和體積、質量較大等原因，在實際檢測中存在安裝不方便等局限性。因此，需要發展結構簡潔，能實現輸電線全結構陷檢測，方便拆裝的新型傳感器。

發明內容：

本發明目的是實現柔性磁致伸縮傳感器和渦流傳感器的結構與功能的統一，利用一體化傳感器對輸電線內層鋼芯和外層鋁絞線進行缺陷檢測，同時，該一體化傳感器可方便安裝在輸電線結構表面并從其上拆除。

為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

高壓輸電線缺陷檢測用柔性磁致伸縮和渦流一體化傳感器，包括偏置磁路3、外層柔性印刷線圈4、內層柔性印刷線圈5、基板9和連接器6。外層柔性印刷線圈4、內層柔性印刷線圈5分別印刷于基板9的外側和內側；內層柔性印刷線圈5可卷曲緊貼于輸電線外層鋁絞線1表面，基板9的兩端通過連接器6扣合卡固后安裝于輸電線外層鋁絞線1上。外層柔性印刷線圈4用于磁致伸縮傳感器，可實現對導線中缺陷的軸向定位；內層柔性印刷線圈5用于多通道渦流傳感器，可實現導線缺陷的周向和深度定位。柔性印刷線圈具有薄、輕和柔性可卷曲等物理特性，同時，連接器6的設計使得一體化傳感器便于安裝和拆卸，由此，一體化傳感器更適用于工程實際檢測。

外層柔性印刷線圈4內的沿輸電線長度方向設置有m組銅線，經連接器6卡固后，形成沿輸電線的周向形成螺線管線圈，其中相鄰兩組線圈正反交替繞制，用于磁致伸縮傳感器的感應線圈，m為小于等于16的整數；內層柔性印刷線圈5沿著輸電線的長度方向設置有兩列螺旋線形線圈，每一列螺旋線形線圈的個數均為n，經連接器6卡固后，每一列中的n個螺旋線形線圈沿輸電線的周向均勻布置，且兩列螺旋線形線圈在輸電線上的周向方向上的位置相同。m表示外層柔性印刷線圈4中線圈組數，n表示內層柔性印刷線圈5沿寬度方向并排兩列線圈中每列線圈的個數。

所述的內層柔性印刷線圈5中的螺旋線形線圈的纏繞方向相同，在每個螺旋線形線圈的起點和終點設置連接端口，共設置有4n個連接端口。

偏置磁路3包括條形軛鐵、永磁體和鞍片等，放置于外層柔性印刷線圈4和內層柔性印刷線圈5兩端，對輸電線內層鋼芯進行磁化，以形成閉合磁路。

安裝于輸電線后，通過設置內層柔性印刷線圈5中2n個螺旋線形線圈的4n個連接端口的連接方式，可形成多通道絕對式或差動式渦流傳感器。

本發明的工作原理如下：

工作于磁致伸縮傳感器功能時，在導線中激勵出縱向模態超聲導波，對輸電線進行全結構缺陷檢測，實現對缺陷的軸向定位；工作于多通道渦流傳感器功能時，對比圓周方向每個通道傳感器阻抗變化，實現對缺陷的周向定位。同時，通過變頻檢測方法，調整渦流傳感器檢測深度，檢測得出缺陷在輸電線中的深度位置。該一體化傳感器集合了磁致伸縮和渦流傳感器的共同結構，可實現對輸電線外層鋁絞線和內層鋼芯的全結構缺陷檢測，對缺陷進行三維定位，同時其具有柔性可卷曲的物理性質，結構輕便，易于拆裝，適用于高壓輸電線的實際工程檢測。

本發明可以獲得如下有益效果：

本發明采用以上技術方案，使得一體化傳感器既可工作于磁致伸縮傳感器，又可工作于多通道渦流傳感器，并且結構輕便，易于拆裝。利用此一體化傳感器既可實現輸電線內層鋼芯和外層鋁絞線的缺陷檢測，又可對缺陷的三維位置進行確定。

附圖說明：

圖1一體化傳感器整體安裝示意圖；

圖2外層柔性印刷線圈4示意圖；

圖3內層柔性印刷線圈5示意圖；

圖4通道數為n的絕對式渦流傳感器端口連線方式；

圖5通道數為n的差動式渦流傳感器端口連線方式；

圖6一體化傳感器接收的導波缺陷檢測信號；

圖7多通道渦流傳感器不同通道接收的有缺陷處阻抗測量結果；

圖8多通道渦流傳感器不同通道接收的無缺陷處阻抗測量結果。

圖中：1-輸電線外層鋁絞線，2-輸電線內層鋼芯，3-偏置磁路，4-外層柔性印刷線圈，5-內層柔性印刷線圈，6-連接器，7-BNC接頭，8-銅線，9-基板。