一种电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法及系统与流程

技术特征：
1.一种电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法包括以下步骤：步骤一，通过超声波收发模块产生一定频率及脉冲宽度的超声波作用于被测物体并接收反射回波；步骤二，通过数据采集模块将超声回波模拟信号转换成数字信号；步骤三，通过机械扫描模块自动检测系统的基础，采用双向进步电机控制探头，使探头沿指定的路径扫描；步骤四，在预定的空间点发射超声波后，接收反射波信号，并控制扫描步长直至完全重构内部缺陷；步骤五，通过信号处理模块利用软件分析数据与缺陷回波的特征参数，并生成二维图像。2.如权利要求1所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，还包括：利用聚焦脉冲回波法，用超声波探伤仪搭建高性能环氧绝缘件内部缺陷的超声检测系统；通过异质界面反射波干涉效应对高性能环氧绝缘件的时域信号进行功率谱分析并进行归一化处理，实现高性能环氧绝缘件内部缺陷的测量。3.如权利要求1所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，还包括：首先采用不同中心频率的探头进行试验，确定不同的频率与高性能环氧绝缘件厚度关系以及材料声阻抗对超声波频率的影响；利用超声波混叠信号干涉规律，通过试验获得不同频率超声波在高性能环氧绝缘件中的传播特性，进行新环氧绝缘件内部无损检测；其次利用脉冲回波法，根据反射的回波信号开展电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测，分析检测出高性能环氧绝缘件内部是否存在气泡缺陷、裂纹缺陷以及定量缺陷位置大小。4.如权利要求1所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，还包括：首先，检测在待测绝缘材料中的超声波速度，根据高性能环氧绝缘件的声衰减选择合适的耦合剂，改善探头与试样之间声能的传递而涂抹在探头和检测面之间的液体薄层，用于排除探头与被测试样之间的空气，使超声波能够有效地穿透试样从而达到检测的目的；然后，固定换能器于xy轴滚珠丝杆定位装置上调节好探头与试样的位置使之能在耦合剂润滑的作用下能匀速滑动并不损伤试样表面，通过软件调节定位装置合适的扫描步长；其次，通过超声波收发装置调节合适的频率对高性能环氧绝缘件发出激励，并同时接收反射回波，将反射回波的幅值及相位变化数据传回计算机进行分析，处理出幅值相位变化明显的数据，并进行滤波计算，得到缺陷信号数据；最后通过计算机软件，将正常位置数据与存在缺陷位置数据汇总处理得出直观二维缺陷分布图像，并计算出缺陷位置及其尺寸。5.如权利要求1所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法，还包括将未经过噪声处理与经过噪声处理后的波形进行对比，包括：(1)电噪声的数学模型，电噪声是一种连续型随机变量，用统计特征量来表征，所述电
噪声的数学模型为：式中，p(n)为概率分布密度，采用信号平均技术消除噪声；(2)迭加算法的实现，仪器实际收到的信号可以分解为正常回波信号和干扰噪声两部分；设n次连续测量中仪器收到不含噪声的正常回波信号为u
k
(t),k＝1,2,3,
…
,n
o
，进行同步迭加，即按对应时间进行相加：式中，u
o
(t)为迭加处理后的回波信号，u
k
(t)为单次测量的正常回波信号，k为迭加次数，t为触发周期；(3)将噪声看成是平稳的随机信号，数学期望为：e(p(x))＝0；随着迭加次数的增加，由于噪声信号的幅度正负成对称分布，所以迭加过程中噪声的幅度正负相消，迭加后随着次数k的增加，迭加后的噪声值接近零。6.一种实施权利要求1～5任意一项所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测系统，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测系统，包括超声波收发模块、数据采集模块、机械扫描模块和信号处理模块；其中，所述超声波收发模块，用于产生一定频率及脉冲宽度的超声波作用于被测物体并接收反射回波；所述数据采集模块，用于将超声回波模拟信号转换成数字信号；所述机械扫描模块，用于自动检测系统的基础，采用双向进步电机控制探头，使探头沿指定的路径扫描，在预定的空间点发射超声波后，接收反射波信号，并控制扫描步长直至完全重构内部缺陷；所述信号处理模块，用于利用软件分析数据与缺陷回波的特征参数，生成二维图像。7.一种应用如权利要求1～5任意一项所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测装置，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测装置由便携式超声波探伤仪、数据连接线、多通道采集卡、超声波探头、耦合剂、高性能环氧绝缘件试块、定位装置以及计算机组成；其中，所述便携式超声波探伤仪选用的是超声波脉冲发射器usb-ut350，超声波探头选用奥林巴斯的dhc785双晶探头，频率为5mhz，此探头在同一个外壳中装有由隔音屏障分开的两个晶片，一个晶片发射纵波，另一个晶片作为接收器接收声波；所述试验耦合剂为医用级水性高分子凝胶，高性能环氧绝缘件试块为自制含气孔缺陷标准试块，第一和第二级台阶的高度分别为30mm和60mm，在台阶的上表面分别浇注有直径5.0mm、4.0mm、3.0mm、2.0mm、1.0mm、0.5mm 6个气孔，气孔的深度分别与各自的直径相等。8.如权利要求7所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测装置，其特征在于，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测装置，还包括：利用数据连接线将便携式超声波探伤仪和多通道采集卡连接，另一端通过数据连接线
与计算机之间连接，多通道采集卡的另一端通过数据连接线与计算机连接，将耦合剂涂抹到环高性能环氧绝缘件试块的待检测部位，利用超声波探头对高性能环氧绝缘件试块上涂抹耦合剂的部位进行气孔损伤检测；采用脉冲回波法进行气孔缺陷检测，超声波探头的发射信号和接收信号通过多通道采集卡传送到计算机进行波形记录；进行高性能环氧绝缘件试块0.5mm气孔缺陷进行测量：利用超声波脉冲发射器usb-ut350超声波探头进行激励；在环氧浇注绝缘件试块的20mm厚度处0.5mm气孔缺陷位置处，用计算机分别记录下始发脉冲和试块下底面超声波反射信号，经多通道采集卡将波形数据传输到计算机上进行分析，测量出始发脉冲和试块下底面超声波反射信号之间的时间间隔，并根据超声波在高性能环氧树脂绝缘材料中的声速v，计算出缺陷所处的位置；对缺陷波形进行数据处理与分析：程序开始后，对控制面板内的所有控件初始化，再对采集卡的各项参数初始化；打开采集卡，进而启动采集卡，如果打开采集卡或者启动采集卡失败，将报错并回到初始化参数模块，否则正常运行进入空闲状态，等待控制面板的任务。9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：利用聚焦脉冲回波法，用超声波探伤仪搭建高性能环氧绝缘件内部缺陷的超声检测系统；通过异质界面反射波干涉效应对高性能环氧绝缘件的时域信号进行功率谱分析并进行归一化处理，实现高性能环氧绝缘件内部缺陷的测量。10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求6所述的电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测系统。

技术总结
本发明属于超声波技术领域，公开了一种电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法及系统，所述电力系统高性能环氧绝缘件内部缺陷检测方法包括：通过超声波收发模块产生超声波作用于被测物体并接收反射回波；通过数据采集模块将超声回波模拟信号转换成数字信号；通过机械扫描模块自动检测系统的基础，采用双向进步电机控制探头，使探头沿指定的路径扫描；在预定的空间点发射超声波后，接收反射波信号，并控制扫描步长直至完全重构内部缺陷；通过信号处理模块利用软件分析数据与缺陷回波的特征参数，并生成二维图像。本发明能使高性能环氧绝缘件内部缺陷检测流程简化，提前检测出不合格的绝缘件，避免绝缘发生击穿，保证了电网的安全稳定运行。的安全稳定运行。的安全稳定运行。


技术研发人员：乔亚军 李信 朱春常 罗同春 王海靖 蔡蒂 喻婷 周福升 高超 黄若栋 熊佳明 卓然
受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/1/10