陶瓷型高壓電纜接頭內(nèi)漏油問題是高壓電纜正常安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，提供了一種基于導(dǎo)波的液位檢測(cè)方法。線性超聲波。先分析了非線性超聲波導(dǎo)波檢測(cè)機(jī)理，確定了激勵(lì)頻率，然后利用離散傅立葉變換將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域，計(jì)算出不同高度的非線性系數(shù)。位，以及瓷殼液位檢測(cè)平臺(tái)。進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)。
　　驗(yàn)結(jié)果表明，由于瓷殼中存在油，接收信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)顯著降低，非線性系數(shù)會(huì)隨著液位的增加而增加，這使得有效評(píng)估瓷殼中的液體含量。線性超聲引導(dǎo)波;高壓電纜;瓷套端子;液位檢測(cè)中圖分類號(hào)：TM216文檔編號(hào)：A產(chǎn)品號(hào)：1674-5124（2019）01-0134-05引言在城市升級(jí)改進(jìn)的持續(xù)水平上，對(duì)穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)的質(zhì)量。壓電纜由于其高傳輸容量，長(zhǎng)距離和低傳輸損耗，已成為現(xiàn)代電網(wǎng)不可替代的一部分。壓電纜常見的外部端子，瓷型端子（陶瓷外殼）具有以下優(yōu)點(diǎn)：良好的穩(wěn)定性，耐腐蝕性和耐老化性。工作過程中，通常將硅油引入瓷殼中作為絕緣和冷卻的手段，以實(shí)現(xiàn)高壓電纜的絕緣和散熱功能。部并保護(hù)高壓電纜免受正常和安全操作。而，隨著使用時(shí)間的增加，瓷套內(nèi)的絕緣支撐件可能磨損或泄漏。外殼內(nèi)減少的油的量將導(dǎo)致在電場(chǎng)的分布的變化，這可能導(dǎo)致局部異常加熱或者在嚴(yán)重的情況下porcelaine.Dans在共同的殼破裂，瓷殼會(huì)爆炸，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及員工的安全。試瓷箱的內(nèi)部油位是避免事故的有效方法。殼內(nèi)的漏油通常會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。果在油位低于安全高度之前很久就能檢測(cè)到油位，則可以確定是否存在泄漏。前，礦用電纜更多的檢測(cè)方法仍采用相對(duì)原始的離線檢測(cè)方法，當(dāng)關(guān)閉電源并提高檢測(cè)效率時(shí)，通過手動(dòng)目視觀察油高。
　　弱為了實(shí)現(xiàn)對(duì)瓷箱液位電荷的檢測(cè)，一些研究人員采用了超聲回波檢測(cè)方法。明等人[1]簡(jiǎn)化了瓷殼測(cè)試模型，并通過瓷包絡(luò)中超聲回波信號(hào)幅度的突然下降確定其是否含有油。域和頻域，從而實(shí)現(xiàn)了瓷殼中定點(diǎn)液位的檢測(cè)。潤(rùn)陽(yáng)等。[2]分析了瓷包絡(luò)的回波數(shù)及其振幅，研究了信號(hào)衰減規(guī)律，提出了回波頻率判斷和衰減曲線斜率的基礎(chǔ)。應(yīng)于瓷殼中的油位。而，基于超聲回波信號(hào)的液位檢測(cè)方法只能達(dá)到液位固定高度的檢測(cè)，除了表面外，瓷殼本身很難放置。下肢和其他部分受遮陽(yáng)裙的影響，這限制了超聲波回聲過程。測(cè)區(qū)域。時(shí)，超聲波導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)具有傳播距離遠(yuǎn)，礦用電纜檢測(cè)效率高的特點(diǎn)，逐步應(yīng)用于內(nèi)部液位的檢測(cè)。閉容器的主體結(jié)構(gòu)。存富等。[3]建立了液體負(fù)載單面薄板模型，推導(dǎo)了蘭姆波特征方程，利用其特點(diǎn)，對(duì)大型油藏內(nèi)部液位進(jìn)行了定點(diǎn)檢測(cè)。姆波的衰減在載有液體的板上傳播。Xu等人[4]發(fā)現(xiàn)，在水平板的現(xiàn)有準(zhǔn)斯科爾特模式的速度，并在自由板的現(xiàn)有AO模式之間的差異可被用于密閉容器內(nèi)檢測(cè)到液面導(dǎo)波的到達(dá)時(shí)間。一方面，使用非聲學(xué)融合導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)的非線性超聲波導(dǎo)波檢測(cè)方法與非線性聲學(xué)融合也引起了持續(xù)的關(guān)注。內(nèi)外研究人員的比例[5]。線性超聲波導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)可以利用超聲波與缺陷或界面相互作用產(chǎn)生的非線性效應(yīng)進(jìn)行微損傷檢測(cè)[6_71O馮偉等[8]開發(fā)了基于非線性超聲檢測(cè)技術(shù)的多點(diǎn)快速檢測(cè)系統(tǒng)。以快速實(shí)現(xiàn)鋁合金疲勞損傷區(qū)的初始定位。曉佳等人191利用材料損傷產(chǎn)生的非線性效應(yīng)檢測(cè)混凝土中的微裂紋，證明該方法對(duì)微裂紋缺陷的檢測(cè)非常有效。海洋及其同事[10]使用非線性系數(shù)來表征Q235鋼的疲勞損傷。果表明，非線性系數(shù)和疲勞循環(huán)次數(shù)呈現(xiàn)出增加的單調(diào)關(guān)系，非線性系數(shù)在腐蝕環(huán)境中增加。而，關(guān)于非線性超聲波導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)在瓷包層檢測(cè)中的應(yīng)用還很少。此，本文提出的基于由非線性超聲引導(dǎo)的波，其執(zhí)行用于高壓電纜的瓷套管終端的內(nèi)部檢測(cè)電平，其允許檢測(cè)所述殼體瓷的液面的方法實(shí)時(shí)檢測(cè)高壓電纜瓷端子的液位。究基地。器箱的非線性超聲波引導(dǎo)波長(zhǎng)檢測(cè)方法非線性超聲波導(dǎo)波的基本理論超聲波導(dǎo)波是指波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中有限的彈性波。線性超聲是指由超聲波與介質(zhì)的相互作用或傳播過程中的損傷所呈現(xiàn)的非線性特征引起的材料特性或損傷的評(píng)估。
　　二階攝動(dòng)近似條件下，各向同性彈性材料的一維非線性超聲動(dòng)力學(xué)方程可以描述如下：u - 位移;時(shí)間; x - 聲波的傳播距離; c - 聲波的速度; β - 非線性系數(shù)。單次諧波激勵(lì)下，非線性方程的解可以縮寫為U（x，τ）= A0cos（ωτ） A1cos（2ωτ）x（3）其中：A0，A1--基頻和第二次諧波幅度，角頻率，時(shí)間常數(shù)τ，波數(shù)k。于A0，給定的非線性系數(shù)A1可以表示為等式（4），由非線性效應(yīng)引起的二次諧波的大小與非線性系數(shù)的修正直接相關(guān)，它是也就是說，非線性系數(shù)。能反映材料中的非線性效應(yīng)。實(shí)際檢測(cè)中，經(jīng)常使用相對(duì)非線性系數(shù)代替非線性系數(shù)：當(dāng)超聲波在含有內(nèi)部油的瓷套中傳播時(shí)，油的存在改變了瓷套的界面特征。時(shí)，在超聲波的傳播期間，部分基本能量向高次諧波泄漏，使得接收信號(hào)包含更高次諧波分量，并且該機(jī)制在圖4中示出。波和介質(zhì)之間的相互作用產(chǎn)生兩種主要類型的二次諧波：一種是第二自由諧波，隨著傳播距離的增加而迅速減小，另一種是積累二次諧波的大小隨著傳播距離的增加而增加。逐漸成長(zhǎng)。了激發(fā)具有明顯累積效應(yīng)的二次諧波，必須滿足兩個(gè)條件：一個(gè)是基頻和雙頻導(dǎo)波的相速度的充分性，也就是說相速度相等或相似，第二是基頻和雙頻引導(dǎo)。的群速度對(duì)應(yīng)，并且在基頻和雙頻模式之間存在非零能量流傳遞[11-12]。了選擇合適的頻率來激發(fā)第二累積諧波，繪制瓷殼的色散曲線，如圖2所示。以看出基頻和雙頻導(dǎo)波模式彼此接近。此在約150 kHz和235 kHz。實(shí)驗(yàn)在150kHz的頻率下進(jìn)行。據(jù)離散傅立葉變換的諧波幅度修改瓷殼中的油，以改變界面的特性。超聲導(dǎo)波在瓷殼中傳播并與其相互作用時(shí)，產(chǎn)生二次諧波和非線性系數(shù)。要反映二次諧波的增長(zhǎng)。此，可以通過計(jì)算非線性系數(shù)來獲得瓷殼中的液位信息。線性系數(shù)的計(jì)算主要與基頻和雙頻導(dǎo)波的幅度有關(guān)。以通過離散傅里葉變換將接收的時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域，以獲得基頻和雙頻導(dǎo)波的幅度信息。于有限長(zhǎng)度序列信號(hào)x（n），0≤n≤N-1，離散傅里葉變換定義如下：WN = e-i（2π/ N）。
　　以看出，有限長(zhǎng)度序列信號(hào)x（n）的DFT總是有限長(zhǎng)度序列，并且n和k都是離散變量。接收信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換以獲得幅度譜A（k），并且如下獲得信號(hào)中包括的基頻和二次諧波分量的幅度：Ak = A （k）= | X（k）|對(duì)接收的非線性蘭姆波信號(hào)進(jìn)行降噪處理，然后進(jìn)行離散傅立葉變換，得到其幅度譜A（k）。帶被用于表征非線性信號(hào)的幅度特性：阿西是帶的積分振幅，和（K1，K2）是積分區(qū)間的基頻和二次諧波振幅是。用等式（8）順序計(jì)算，并且可以根據(jù)公式（5）獲得相應(yīng)的非線性系數(shù)，從而表征瓷套的內(nèi)部液位。測(cè)瓷殼液位，構(gòu)建基于非線性超聲導(dǎo)波的液位檢測(cè)平臺(tái)，如圖3所示。要儀器該平臺(tái)包括：Agilent 33522B信號(hào)發(fā)生器，TREK2100HF功率放大器，Top PCI-20614數(shù)據(jù)采集板和高性能PC主機(jī)。實(shí)驗(yàn)過程中，激勵(lì)信號(hào)首先由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，然后由功率放大器放大。大的信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)連接在瓷套頂部的壓電傳感器。生的超聲波在瓷殼的壁中傳播。被附著在下端的壓電傳感器接收并由數(shù)據(jù)采集卡收集，然后傳輸?shù)礁咝阅躊C進(jìn)行分析。殼是YJZWC4型110kV高壓電纜端子，總高度為1410mm。用的壓電傳感器是壓電PZT片（壓電鉛摻雜陶瓷），具有良好的壓電性能。
　　PZT壓電片的中心頻率為2MHz，直徑為10mm，厚度為1mm。PZT壓電換能器分別固定在瓷套的頂部和底部，距離上下端面100mm，兩個(gè)PZT壓電換能器之間的距離為1210mm。中，高位是激勵(lì)換能器，低位是接收換能器。于人群和能量泄漏的影響，從瓷套接收的信號(hào)強(qiáng)度低。了獲得足夠強(qiáng)的信號(hào)，用持續(xù)0.1秒的正弦連續(xù)信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)。勵(lì)頻率為150 kHz，幅度為Vpp = 6 V，放大器在功率放大器50倍后放大至300 V.實(shí)驗(yàn)測(cè)量不同高度的液位，液位從0 mm開始測(cè)量，然后增加100 mm，最后完成1400 mm的液位測(cè)量。于不同的液位，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析實(shí)驗(yàn)重復(fù)10次，以減少實(shí)驗(yàn)隨機(jī)誤差。于接收換能器位于瓷殼的底部并且端面靠近，因此端面的反射回波強(qiáng)烈地干擾接收信號(hào)。此，通過分析一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)來截取數(shù)據(jù)，并且總數(shù)據(jù)點(diǎn)是4096.由于激勵(lì)頻率是150kHz，所以二次諧波頻率是300kHz。了減少低頻噪聲干擾，使用高通濾波器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
　　通濾波器的截止頻率為50 kHz，增益為0 dB。4顯示了當(dāng)液位在0mm和500mm之間時(shí)接收的時(shí)域和頻域信號(hào)。據(jù)時(shí)域信號(hào)，信號(hào)的幅度通常在0mm的時(shí)域中更高，并且當(dāng)液位達(dá)到500mm時(shí)，信號(hào)的幅度在時(shí)域中全局減小，這是由于信號(hào)能量泄漏到液體中。頻域中，二次諧波的幅度整體上明顯低于基頻的幅度，局部部分被放大。液位高度為500 mm時(shí)，基頻的幅度明顯低于0 mm，但二次諧波的幅度沒有明顯下降。

　　式（5）的計(jì)算表明，當(dāng)液位為500mm時(shí)，非線性系數(shù)大于0mm。
　　同液位的非線性系數(shù)的計(jì)算在圖4中示出。以看出，當(dāng)液位等于0mm時(shí)，非線性系數(shù)非常低，當(dāng)液位高度增加時(shí)，非線性系數(shù)逐漸增大。實(shí)上，當(dāng)陶瓷套管的內(nèi)部填充有油，超聲波將在傳播過程滲入油，從而使接收到的信號(hào)的能量將減少，使強(qiáng)度隨著液位增加，接收信號(hào)將逐漸減小。域中的性能是信號(hào)的主要分量的基頻信號(hào)的幅度顯著減小。一方面，隨著超聲波與固液界面之間的距離增加，非線性效應(yīng)增加，因此非線性系數(shù)趨于增加。線性系數(shù)可用作評(píng)估液位的有效指標(biāo)。論瓷型高壓電纜接頭漏油問題是高壓電纜正常安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。于封閉結(jié)構(gòu)和人群的影響，很難實(shí)現(xiàn)內(nèi)部液位電荷的檢測(cè)為了解決這個(gè)問題，本文提出了一種基于導(dǎo)波的液位檢測(cè)方法。線性超聲。先，將壓電傳感器粘接到瓷套上，實(shí)現(xiàn)超聲波的激發(fā)和接收，位于瓷套頂部和底部中間的位置，可有效減少傘裙對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。決于瓷殼體的分散曲線上，150千赫頻率的正弦波被選擇用于該實(shí)驗(yàn)中，離散傅立葉變換用于將信號(hào)轉(zhuǎn)換的頻域，并計(jì)算它的非線性系數(shù)。驗(yàn)結(jié)果表明，由于瓷殼中存在油，接收信號(hào)的強(qiáng)度將顯著降低。域中基頻的幅度也顯著減小，隨著液位的增加，非線性系數(shù)逐漸增大。可以有效地表征瓷殼的內(nèi)部液位。此，非線性非引導(dǎo)超聲波導(dǎo)檢測(cè)方法可以有效地評(píng)估瓷殼的內(nèi)部液位，為高壓電纜終端內(nèi)部液位的帶電檢測(cè)提供參考。研究應(yīng)提高瓷殼液位評(píng)估的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步研究信號(hào)處理方法。
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