一种特超高压输变电绝缘子的检测装置及方法

1.本技术涉及材料性能检测领域，特别涉及一种特超高压输变电绝缘子的检测装置及方法。


背景技术：

2.特超高压(ultra high voltage，uhv)输变电绝缘子是用于特高压输电系统中的绝缘装置，其一般被应用于输电线路、输电塔、开关设备、或者变电塔中。特超高压输变电绝缘子具备优异的电气绝缘性能、和机械强度，以应对高电压和恶劣的环境。因此，对于特超高压输变电绝缘子内部特性的检测是十分重要的。
3.现有的较为成熟的检测手段一般是接触式检测，即将检测设备置于待检测的特超高压输变电绝缘子表面，并通过耦合剂(例如油、水等)来实现对待测材料的检测。
4.但是，如果待检测的特超高压输变电绝缘子表面较为粗糙或者由于其材料的特殊性会损伤测试探头时，这时候接触式检测就变得不再适用。但是，对于常规的无接触式检测设备来说，其探头产生的超声波在空气中传播会造成严重的衰减，因此不能达到检测目的。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的以上问题，本技术提供一种特超高压输变电绝缘子的检测装置及方法，可以在通过无接触的方式且以较小的能量损耗来实现特超高压输变电绝缘子内部特性的检测。
6.为了达到上述目的，本技术一方面提供了一种特超高压输变电绝缘子的检测装置，包括：空气耦合发射探头、空气耦合接收探头、压力罩、气压设备、以及气道；所述空气耦合发射探头设置于所述压力罩的第一位置，用于将接收到的用于检测的电信号转换为超声信号；所述空气耦合接收探头设置于所述压力罩的第二位置，用于将接收到的用于检测的超声信号转换为电信号；所述气压设备与所述气道的进气口连接，所述气道的出气口与所述压力罩的进气口连接，通过所述气道，所述气压设备向所述压力罩内充入空气，使所述压力罩内的空气为预设压强；所述压力罩的出气口设置于靠近所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头处，用于使所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头附近的空气为所述预设压强的空气，在所述预设压强的空气的作用下，所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。
7.由上，本方面压力罩、气压设备、以及气道的配合，使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头间的超声波在一定压强的空气中传递，可以减轻超声波的衰减现象，使衰减较少的超声波传播到待测特超高压输变电绝缘子内部，从而提高空气耦合的检测效果。
8.作为一种可选的实现方式，所述压力罩的第一位置处设置有第一通孔，所述第一通孔的形状与所述空气耦合发射探头的形状相匹配，用于固定所述空气耦合发射探头。
9.作为一种可选的实现方式，所述压力罩的第二位置处设置有第二通孔，所述第二通孔的形状与所述空气耦合接收探头的形状相匹配，用于固定所述空气耦合接收探头。
10.由上，通过在压力罩上设置固定空气耦合发射探头的第一通孔和固定空气耦合接收探头的第二通孔，使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头固定在压力罩上。
11.作为一种可选的实现方式，还包括：压力传感器，所述压力传感器贴附于所述压力罩的外表面，用于检测所述压力罩中空气的压强大小，以使所述压力罩内的空气压强为所述预设压强。
12.由上，通过压力传感器可以方便用户观测到压力罩内部空气的压强大小。
13.作为一种可选的实现方式，还包括：通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。
14.作为一种可选的实现方式，还包括：通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对所述特超高压输变电绝缘子与其基体的粘结强度进行检测。
15.作为一种可选的实现方式，所述第一位置和所述第二位置并列排布。
16.本技术另一方面提供基于上述第一方面任一项所述的检测装置进行特超高压输变电绝缘子检测的方法，包括：基于气道，利用气压设备向压力罩内充入空气；通过压力传感器读取所述压力罩内空气的压强，控制所述压力罩内空气的压强为预设压强值；控制所述压力罩的出气口打开，使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头的附近为所述预设压强值的空气；利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。
17.作为一种可选的实现方式，还包括：通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。
18.作为一种可选的实现方式，还包括：通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对所述特超高压输变电绝缘子与其基体的粘结强度进行检测。
19.本方面的有效效果可以参照上述第一方面各项的有益效果。
20.本技术的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
21.下面参照附图来进一步说明本技术的各个技术特征和它们之间的关系。附图为示例性的，一些技术特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本技术所属技术领域中惯用的且对于理解和实现本技术并非必不可少的技术特征，或是额外示出了对于理解和实现本技术并非必不可少的技术特征，也就是说，附图所示的各个技术特征的组合并不用于限制本技术。另外，在本技术全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：
22.图1为本技术实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子的检测装置的结构示意图；
23.图2为本技术实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子的检测方法的流程图。
具体实施方式
24.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
25.应理解，本技术实施例提供了一种特超高压输变电绝缘子的检测及方法，由于这
些技术方案解决问题的原理相同或相似，在如下具体实施例的介绍中，某些重复之处可能不再赘述，但应视为这些具体实施例之间已有相互引用，可以相互结合。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
27.下面结合附图对本技术实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子的检测装置及方法进行详细介绍。其中，图1为一种特超高压输变电绝缘子的检测装置的结构示意图。
28.具体的，本实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子的检测装置10包括空气耦合发射探头110、空气耦合接收探头120、压力罩130、气压设备140、以及气道150。在一些实施例中，该检测装置还可以包括压力传感器160。在该附图1中，待检测的特超高压输变电绝缘子用符号m表示，该待检测的特超高压输变电绝缘子粘结的基体用符号n表示。
29.在一些实施例中，该特超高压输变电绝缘子的检测装置10可以手持使用，也可以使用固定装置将其固定后使用，本技术不对其进行限制。
30.在本实施例中，压力罩130的第一位置处设置有第一通孔，该第一通孔的形状与空气耦合发射探头110的形状相配匹，该第一通孔用于固定空气耦合发射探头110。压力罩130的第二位置处设置有第二通孔，该第二通孔的形状与空气耦合接收探头120的形状相配匹，该第二通孔用于固定空气耦合接收探头120。作为一种实现方式，第一位置和第二位置并列排布。
31.在本实施例中，压力罩130还包括至少一个进气口，该进气口的口径与气道150的直径相同，该进气口用于连接气道150的出气口。其中，气道150的进气口与气压设备140连接，通过该气道150，气压设备140可以向压力罩130内充入空气，使压力罩130内的空气为预设压强。
32.在本实施例中，压力罩130还包括至少一个出气口，该出气口设置于靠近空气耦合发射探头110和空气耦合接收探头120的位置处，用于将压力罩130内的空气导出到空气耦合发射探头110和空气耦合接收探头120附近，使空气耦合发射探头110和空气耦合接收探头120附近的空气为压力罩130内预设压强的空气。
33.作为一种实现方式，可以通过下述方式来使压力罩130内的空气为预设压强的空气，具体为：通过充入压力罩130内的空气量与导出压力罩130的空气量之差可以使压力罩130内的空气形成一定的压强差，从而使压力罩130内的空气具有一定的压强，通过控制充入与导出的比例，可以使压力罩130内的空气形成不同的压强，从而获得预设压强的空气。
34.在一些实施例中，在压力罩130的外表面还贴附有压力传感器160，该压力传感器160用于检测压力罩130内部的空气的压强大小。通过该压力传感器160，可以方便用于读取压力罩130内部空气压强值。应理解，该压力传感器160具体贴附于压力罩130的哪一外表面本技术不做限定，只要是可以检测到压力罩130内部空气的压强大小即可。
35.在本实施例中，在压力罩130出气口导出的预设压强的空气的作用下，空气耦合发射探头110将接收到的用于检测的电信号转换为超声信号，该超声信号经由空气耦合发射探头110附近的预设压强的空气传递到待测的特超高压输变电绝缘子m中，在该特超高压输变电绝缘子m内部经过传播，再经由空气耦合接收探头120附近的预设压强的空气传递至空
气耦合接收探头120中，该空气耦合接收探头120将接收到的该超声信号转换为电信号，以实现对该特超高压输变电绝缘子m内部特性的检测。
36.在一些实施例中，可以通过改变压力罩130内部空气压强的大小来对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。例如：特超高压输变电绝缘子可以由玻璃纤维增强塑料glass fiber reinforced plastic，gfrp)制成，玻璃纤维增强塑料是一种常见的绝缘子材料，由玻璃纤维和塑料基体组成。再例如：特超高压输变电绝缘子还可以是聚合物绝缘子(polymer insulator)，聚合物绝缘子采用聚合物材料制成，如硅橡胶、epdm(乙丙橡胶)、硅橡胶复合材料等。又例如：特超高压输变电绝缘子还可以是陶瓷绝缘子(ceramic insulator)，陶瓷绝缘子通常由氧化铝(alumina)等陶瓷材料制成。即：对于上述由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的检测，可以通过改变压力罩130内部空气压强的方式来实现对其各自的最优检测。
37.在一些实施例中，可以通过改变压力罩130内空气压强的大小来对特超高压输变电绝缘子与其基体n的粘结强度进行检测。如上一段落中的举例，特超高压输变电绝缘子可以由玻璃纤维增强塑料制成，玻璃纤维增强塑料由玻璃纤维和塑料基体组成，这里的可以通过改变压力罩130内空气压强的大小来对特超高压输变电绝缘子与其基体的粘结强度进行检测。
38.下面介绍本实施例提供的基于空气耦合的复合材料检测装置10的工作原理。
39.气压设备140通过气道150向压力罩130内充入空气，压力传感器160实时检测压力罩130内部空气的压强，当压力罩130内部空气的压强达到预设强压值时，通过外部激励器向空气耦合发射探头110发送用于检测的电信号，空气耦合发射探头110接收到该电信号后将其转换为超声信号，该超声信号在压力罩130所导出的空气的作用下传递至待测特超高压输变电绝缘子m中，即图1中a箭头所指的传播线条。该超声信号传递至待测特超高压输变电绝缘子m与基体n的接触面后，反射回空气耦合接收探头120，即图1中b箭头所指的传播线条。空气耦合接收探头120接收到该超声信号后，将其转换为电信号，从而实现对特超高压输变电绝缘子m内部特性和/或特超高压输变电绝缘子m与基体n的粘结强度的检测。
40.应理解，上文提到的基体是指承载特超高压输变电绝缘子的物体。
41.本技术的另一实施例提供一种基于上述检测装置10进行特超高压输变电绝缘子检测的方法，该方法包括步骤s210-s240，下面详细介绍各个步骤。
42.s210：基于气道，利用气压设备向压力罩内充入空气。
43.s220：通过压力传感器读取所述压力罩内空气的压强，控制所述压力罩内空气的压强为预设压强值。
44.在本步骤中，可以通过改变空气的压强来满足不同材料的特超高压输变电绝缘子的内部特性检测需求。
45.在本步骤中，还可以通过改变空气的压强来满足不同材料的特超高压输变电绝缘子与其基体的粘结强度进行检测。
46.s230：控制所述压力罩的出气口打开，使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头的附近为所述预设压强值的空气。
47.在本步骤中，通过压力罩的出气口将压力罩内预设压强的空气导出，从而使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头附近充满该预设压强的空气，使其传递的超声波在该预
设压强的空气中传播，从而减小能量损耗，增强检测效果。
48.s240：利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。
49.在本步骤中，检测用的电信号可以通过外部的信号激励器向空气耦合发射探头发送，激励器与空气耦合发射探头可以采用有线或无线的任意方式连接。
50.在本步骤中，空气耦合接收探头接收到回传的超声信号后，将其转换为电信号。
51.作为一种实现方式，可以通过发送信号和接收信号的时间差来确定待检测的特超高压输变电绝缘子内部特性和/或其与基体的粘结强度。
52.另外，说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块a、模块b、模块c等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
53.在上述的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如s210、s220
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
54.说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
55.本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
56.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本技术保护范畴。

技术特征：
1.一种特超高压输变电绝缘子的检测装置，其特征在于，包括：空气耦合发射探头、空气耦合接收探头、压力罩、气压设备、以及气道；所述空气耦合发射探头设置于所述压力罩的第一位置，用于将接收到的用于检测的电信号转换为超声信号；所述空气耦合接收探头设置于所述压力罩的第二位置，用于将接收到的用于检测的超声信号转换为电信号；所述气压设备与所述气道的进气口连接，所述气道的出气口与所述压力罩的进气口连接，通过所述气道，所述气压设备向所述压力罩内充入空气，使所述压力罩内的空气为预设压强；所述压力罩的出气口设置于靠近所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头处，用于使所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头附近的空气为所述预设压强的空气，在所述预设压强的空气的作用下，所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力罩的第一位置处设置有第一通孔，所述第一通孔的形状与所述空气耦合发射探头的形状相匹配，用于固定所述空气耦合发射探头。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力罩的第二位置处设置有第二通孔，所述第二通孔的形状与所述空气耦合接收探头的形状相匹配，用于固定所述空气耦合接收探头。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：压力传感器，所述压力传感器贴附于所述压力罩的外表面，用于检测所述压力罩中空气的压强大小，以使所述压力罩内的空气压强为所述预设压强。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对所述特超高压输变电绝缘子与其基体的粘结强度进行检测。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一位置和所述第二位置并列排布。8.一种基于权利要求1-7任一项所述的检测装置进行特超高压输变电绝缘子检测的方法，其特征在于，包括：基于气道，利用气压设备向压力罩内充入空气；通过压力传感器读取所述压力罩内空气的压强，控制所述压力罩内空气的压强为预设压强值；控制所述压力罩的出气口打开，使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头的附近为所述预设压强值的空气；利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：通过改变所述压力罩内空气压强的大小来对所述特超高压输变电绝缘子与其基体的粘结强度进行检测。

技术总结
本申请提供一种特超高压输变电绝缘子的检测装置及方法，装置包括：空气耦合发射探头设置于压力罩的第一位置；空气耦合接收探头设置于压力罩的第二位置；气压设备与气道的进气口连接，气道的出气口与压力罩的进气口连接，通过气道，气压设备向压力罩内充入空气，使压力罩内的空气为预设压强；压力罩的出气口设置于靠近空气耦合发射探头和空气耦合接收探头处，用于使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头附近的空气为预设压强的空气，在预设压强的空气的作用下，空气耦合发射探头和空气耦合接收探头对特超高压输变电绝缘子的内部特性进行检测。本申请提供的装置可以通过空气耦合的方式实现特超高压输变电绝缘子内部特性的检测。测。测。


技术研发人员：徐春广 尹鹏 李涔诚 马永江 栗双怡 李文凯 张文君
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/20