[實用新型]一種復合絕緣子內部缺陷的相控陣超聲檢測裝置

有效

• 申請號: 201420155288.5
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN203981638U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 謝從珍;袁超;何子蘭;李立浧;張福增;李銳海
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N29/09
• 分類號: G01N29/09
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及電力設備檢測領域，具體地說是一種復合絕緣子內部缺陷的相控陣超聲檢測裝置。?

背景技術

絕緣子承擔著支撐輸電線路，隔離輸電線路和其他導電物體，維護電力系統安全運行的重要責任，其性能的優異與否與電力系統能否安全運行息息相關。20世紀50年代復合絕緣子研制成功以來，以其體積小、重量輕，機械強度高，耐污性能優異，絕緣強度高等優點而被廣泛運用。目前，世界上有已超過30多個國家和地區在使用復合絕緣子，特別是重污穢地區。到2008年，我國掛網復合絕緣子的支數達到800萬支。在特高壓輸電工程中也大量采用復合絕緣子。然而，當絕緣子由于制造工藝等原因而導致護套與芯棒脫粘、護套內部氣孔或者斷層等問題時，這些隱蔽性缺陷會對電網的安全運行構成極大威脅。這些缺陷絕緣子的電場分布不均，在缺陷位置產生電場畸變，高場強的長期作用會促使絕緣子護套、芯棒和金具等部位發生局部放電，使絕緣子性能劣化，嚴重時會引起絕緣子斷裂、擊穿，影響輸電線路安全。因此，亟需研究如何更快、更準確地檢測出復合絕緣子內部缺陷的方法。?

目前對于復合絕緣子內部缺陷的檢測方法很多，例如電場分布檢測法、紅外線檢測法、陡波試驗法、改進水擴散試驗法等。但這些方法或靈敏度低，或復雜耗時、具有破壞性，或檢測條件要求高。在復合絕緣子投運前，絕緣子是否存在內部缺陷目前還沒有標準的檢測方法。目前，用于復合材料的無損檢測方法有：射線檢測法、磁粉檢測法、滲透檢測法、渦流檢測法、聲發檢測法、光學檢測法以及超聲波檢測法。清華大學高英等人采用超聲脈沖回波法，利用水為耦合劑，對復合絕緣子內部缺陷進行檢測，能檢測出傘裙中直徑為3mm的缺陷。該方法采用水作為耦合劑，實驗過程在水中進行，不利于現場檢測，另外，絕緣子泡在水中可能會對復合絕緣材料的絕緣性能產生不利影響。華南理工大學謝從珍等人驗證了用常規的超聲波檢測法對復合絕緣子內部缺陷檢測的?可行性，能夠檢測出直徑為0.5mm的氣孔缺陷，但該法的檢測結果是普通的A掃圖像，直觀性較差，沒有經驗的檢測人員難以正確識別缺陷的大小和類型。近年來，相控陣超聲檢測技術發展迅速，美國Stanford大學的Pierre研究小組實現了基于二維陣列換能器的實時三維成像技術。英國Robert?Gordon大學提出了基于聲光成像的缺陷直接可視化技術，并進行了系統設計和實驗研究。目前，相控陣超聲波技術主要應用于生物醫學、管道檢測以及海洋形貌探測和反潛等領域。相控陣超聲波檢測技術在復合絕緣子內部缺陷的檢測尚未見報道。?

實用新型內容

本實用新型的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種復合絕緣子內部缺陷的相控陣超聲檢測裝置，該裝置能夠快速、準確和無破壞性地檢測出復合絕緣子的內部缺陷。?

本實用新型的另一目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種應用于所述的復合絕緣子內部缺陷的相控陣超聲檢測裝置的檢測方法，該檢測方法檢測范圍廣，檢測效率高。?

本實用新型的首要目的通過下述技術方案實現：一種復合絕緣子內部缺陷的相控陣超聲檢測裝置，包括：相控陣探頭、相控陣顯示儀、相控陣系統單元及系統主控計算機；所述相控陣系統單元及系統主控計算機通過數據線與相控陣探頭相連，所述相控陣探頭用于發出和接收超聲波信號；所述相控陣探頭在接收到反射的超聲波信號后，通過數據線將所述超聲波信號傳遞至相控陣系統單元及系統主控計算機；相控陣系統單元及系統主控計算機在對接收的超聲波信號進行數據處理之后，將數據傳遞到相控陣顯示儀，所述相控陣顯示儀顯示相控陣掃描圖像；?

所述相控陣探頭在檢測時置于復合絕緣子護套的徑向表面上，所述相控陣探頭在復合絕緣子護套徑向表面平移；所述相控陣探頭和相控陣系統單元及系統主控計算機相連；所述相控陣系統單元及系統主控計算機與相控陣顯示儀相連；所述相控陣探頭基于聲阻抗匹配原理制作而成，所述聲阻抗匹配原理中，透聲層的厚度等于1/4波長，使得超聲波能量最大限度的透過相控陣探頭進入復合絕緣子。?

根據聲波透射原理，設反射系數為R，透射系數為T，根據能量守恒得出：?

R+T＝1，??????????????(1)?

超聲波在晶元介質、透聲層介質和復合絕緣子護套介質中傳播，對于單頻射波，其聲強透射系數為：?