[發明專利]基于太赫茲傳播特性的絕緣材料厚度檢測方法及系統

在審

• 申請號: 201910978124.X
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110542387A
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 程志強;劉榮海;孔旭暉;郭新良;鄭欣;楊迎春;許宏偉;虞鴻江;焦宗寒;周靜波;陳國坤;何運華;楊雪瀅;李宗紅;宋玉峰;程雪婷;代克順
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 11363 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 逯長明;許偉群<國際申請>=<國際公布>

本申請公開了基于太赫茲傳播特性的絕緣材料厚度檢測方法及系統，方法包括利用斬波器對脈沖太赫茲波源發出的脈沖太赫茲波降噪濾波，固定脈沖太赫茲波光源信號的照射頻率和透射信號頻率；利用反射式太赫茲波強度檢測裝置檢測照射待測物體后的反射太赫茲脈沖，利用透射式太赫茲波強度檢測裝置檢測照射待測物體后的透射太赫茲脈沖；利用太赫茲信息前端預處理設備提取透射太赫茲脈沖和反射太赫茲脈沖數據；利用數據處理終端計算材料的厚度。本申請在朗伯定律的基礎上，將反射的太赫茲脈沖強度考慮到厚度檢測誤差影響因素里。通過檢測待測物體的反射太赫茲脈沖和透射太赫茲脈沖，實現檢測誤差的修正，從而獲得更高精度的檢測結果。

技術領域

本申請涉及太赫茲光譜技術領域，特別涉及一種基于太赫茲傳播特性的絕緣材料厚度檢測方法及系統。

背景技術

絕緣材料以其優異的機械性能、電氣絕緣性能和良好的耐腐蝕、耐老化等特性，被廣泛應用于機械、建筑、電力傳輸、航空航天等領域。以電力行業為例，在輸變電設備中應用比較廣泛的絕緣材料主要有陶瓷、三元乙丙橡膠、環氧樹脂和硅橡膠等。由于絕緣材料在抗裂化、憎水性、防污性、耐漏電起痕和耐電蝕損性等方面具有十分突出的優點，所以其在電力行業中占有舉足輕重的地位。絕緣材料在電氣設備中的作用是把電勢不同的帶電部分隔離開來，防止發生短路、漏電、擊穿等電力事故。如果絕緣產品的生產質量得不到保證，不僅會造成巨大的財產損失，嚴重時會威脅操作人員的人身安全。因此，應當對絕緣材料的生產質量進行嚴格把控。

作為衡量絕緣材料的電氣性能的指標之一，絕緣耐壓強度在檢驗產品是否符合國家標準的測試中發揮著至關重要的作用。大量研究表明，絕緣材料的絕緣耐壓強度與材料厚度的均勻度存在著必然的聯系，并且絕緣材料的電氣性能往往取決于其上最薄點厚度的大小。所以，如何實現絕緣材料厚度的精確測量是保證產品生產質量的一個關鍵問題。

現階段已經應用于層厚精確測量的無損檢測方法有超聲波法、渦流法和X射線檢測法。超聲波法主要用于致密材料的壁厚測量，無法對衰減較大的絕緣材料層厚進行精確測量，且該方法存在測量盲區和測量下限。渦流法主要用于導電材料的層厚測量，不適用于絕緣材料層厚的測量。X射線檢測法雖然可以檢測樣品的內部幾何尺寸，但在實際應用的過程中存在電離輻射，會對操作人員的身體健康產生影響。因此，缺少一種非接觸、快速、安全可靠的絕緣材料厚度檢測方法。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于太赫茲傳播特性的絕緣材料厚度檢測方法及系統，以解決缺少非接觸、快速、安全可靠的絕緣材料厚度檢測方法的問題。

一方面，根據本申請的實施例，提供了一種基于太赫茲傳播特性的絕緣材料厚度檢測方法，包括：

利用斬波器對脈沖太赫茲波源發出的脈沖太赫茲波降噪濾波，固定脈沖太赫茲波光源信號的照射頻率和透射信號頻率；

利用反射式太赫茲波強度檢測裝置檢測降噪過后的脈沖太赫茲波照射待測物體后的反射太赫茲脈沖，利用透射式太赫茲波強度檢測裝置檢測降噪過后的脈沖太赫茲波照射待測物體后的透射太赫茲脈沖；

利用太赫茲信息前端預處理設備提取透射太赫茲脈沖和反射太赫茲脈沖數據；

利用數據處理終端根據所述透射太赫茲脈沖和反射太赫茲脈沖數據計算材料的厚度。

進一步地，根據所述透射太赫茲脈沖和反射太赫茲脈沖數據計算材料的厚度的公式為：

其中，α表示材料對太赫茲波的吸收系數；I_S表示太赫茲波初始的入射強度；I_F表示反射太赫茲波脈沖數據；I表示透射太赫茲波脈沖數據；d表示材料厚度；θ表示太赫茲波入射到待測樣品表面與法線之間的夾角。

進一步地，所述脈沖太赫茲波源的脈沖發射重復頻率為5Hz-10Hz。