CN102650686B - 一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法 - Google Patents

Abstract

一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法，本发明利用函数发生器输出的幅值可调、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率可正向变化的空间超声波，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器，进行灵敏度幅值、方向性夹角、有效测试距离、量程等技术参数实际测评。本发明结合窄带非接触式超声局放测试仪器的一体化封装数值显示特点，从超声波空间辐射的传播原理入手，针对灵敏度、方向性、衰减特性以及量程等核心技术参数，利用函数发生器，从空间超声波辐射角度解决了该类型设备的测评问题，具有细致、直观、准确、量化、可复测等显著优点。

Description

一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法

技术领域

本发明属于电力设备局部放电检测范畴，尤其适用于窄带非接触式超声局放测试和检测仪器测评方法技术领域。

背景技术

电气设备的绝缘缺陷会导致局部放电，此类放电会以声、电、光、气体分解等现象表现出来。与电磁检测法相比而言，声音测量法对介质类型比较敏感，尤其适合介质表面类型的放电，如与空气、油、SF6气体直接接触的导体、绝缘子、绝缘垫块等表面放电。

声音测量法的实质是放电源促使周围气体分子发生振动，通过一种波的传递过程，基于各类型压电传感器将振动信号转换为电信号。在实际应用中，由于局部放电在起始和发展阶段一般极为微弱，放电产生的声响直接通过人耳很难进行辨识。在放电频率大于20kHz至上百kHz的人耳不可听的超声波频段，电致振动的信息极为丰富，故而声检测法以超声传感器为基础开展的更多，且更为成熟。从传感器类型上看，分直接与电气设备表面相接触的传感器和通过空气以非接触形式实现测试的传感器。

基于40kHz的固定频率超声波信号，在空气中的表面放电超声频谱能量存在一相对大值，且当电气设备采用空气绝缘、接地外裹金属壳体存在肉眼可见的空气缝隙时，利用窄带非接触式超声局放测试仪器会有特定的检出效果。

作为一种窄带非接触式超声局放检测仪器，其超声信号的衰减特性以及窄带非接触式超声传感器的方向性性能，直接决定了此类型仪器的现场应用范围，而检测仪器的灵敏度参数又决定了设备的应用效果。

基于直接测量μV值转换为无单位的dB数值显示应用方式，此类型仪器应用的判定依据是根据dB数值而定的，因此，检测仪器的量程也需要的确认，避免不同厂家的仪器因量程不同而导致的判定依据不一致情况发生。

目前来看，有关此类型检测仪器的关键参数测评方法没有参考依据，基本无法开展。但基于其测量原理，借助超声波发射器，可以对其关键参数进行有效的量化测评。

综合上述情况，提出一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法，以为此类型设备的选购、比对提供一种可实施、能量化、易复测的技术方案。

发明内容

本发明提出一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法，针对灵敏度、衰减特性、方向性、量程等核心技术参数，利用函数发生器驱动超声波发射器产生空间超声波信号，基于辐射超声波信号功率可调的特点，从距离、方向等方面进行实际测试，以为此类型设备的选购、比对提供一种可实施、能量化、易复测的技术方案。

本发明是通过下列技术方案来实现的。

一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法，本发明特征是：

（1）用函数发生器输出的幅值在0～10V连续变化、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率可变的空间超声波，在2～3m的间距，且正对超声波发射器的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器的测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程5%～8%范围所对应的模拟电压信号幅值进行实测，测试的模拟电压信号越小，表明仪器的灵敏度越高；

（2）用函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在以超声波发射器为中心，45o夹角，半径2～3m的间距圆锥面上，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器，在不同夹角且测试仪器超声传感器与超声波发射器轴线平行的情况下，进行实测，在保证测试值小于测试仪器量程上限值、且大于仪器在无空间超声波下的背景测试值下，以0o夹角下的测试值为基准，基于其它夹角下的测试值相对基准变化不大于20%，确认测试仪器的方向性夹角；

（3）用函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在1～4m间距下，且正对超声波发射器的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器在不同间距下的情况，进行实测，在保证测试值小于测试仪器量程上限值、且大于仪器在无空间超声波下的背景测试值下，以1m间距下的测试值为基准，基于其它间距下的测试值相对基准变化不大于10%，确认测试仪器的有效测试距离；

（4）用函数发生器输出的幅值为10V、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在正对、不接触超声波发射器，且间距在0.5cm～1cm的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器，测量仪器的最大量程，在无空间超声波时，测量仪器的最小量程。

下面结合附图及实例进一步阐述本发明内容。

附图说明

图1为灵敏度、衰减参数测试结构示意图；

图2为方向性测试结构示意图；

图3为量程测试结构示意图。

图中：1、函数发生器；2、超声波发射器；3、测试仪器；4、窄带非接触式超声波探头；5、数值显示屏；α与β、圆锥面上测试仪器超声传感器与超声波发射器轴线平行情况下不同位置三维夹角。

具体实施方式

本发明属一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法，其特征是，该方法为：

（1）用函数发生器输出的幅值在0～10V连续变化、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率可变的空间超声波，在2～3m的间距，且正对超声波发射器的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器的测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程5%～8%范围所对应的模拟电压信号幅值进行实测，测试的模拟电压信号越小，表明仪器的灵敏度越高；

（2）用函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在以超声波发射器为中心，45o夹角，半径2～3m的间距圆锥面上，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器，在不同夹角且测试仪器超声传感器与超声波发射器轴线平行的情况下，进行实测，在保证测试值小于测试仪器量程上限值、且大于仪器在无空间超声波下的背景测试值下，以0o夹角下的测试值为基准，基于其它夹角下的测试值相对基准变化不大于20%，确认测试仪器的方向性夹角；

（3）用函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在1～4m间距下，且正对超声波发射器的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器在不同间距下的情况，进行实测，在保证测试值小于测试仪器量程上限值、且大于仪器在无空间超声波下的背景测试值下，以1m间距下的测试值为基准，基于其它间距下的测试值相对基准变化不大于10%，确认测试仪器的有效测试距离；

（4）用函数发生器输出的幅值为10V、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在正对、不接触超声波发射器，且间距在0.5cm～1cm的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器，测量仪器的最大量程，在无空间超声波时，测量仪器的最小量程。

见图1，该图示出了针对测试仪器的灵敏度、衰减参数测试结构示意图。图中1为函数发生器，通过其产生的频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器2产生空间超声波，其辐射功率随函数发生器产生的40kHz信号幅值变化而正向变化。3为测试仪器，其中窄带非接触式超声波探头一体化装设于3的测试端，5为一体化测试仪器的数值显示屏幕。将2与4正对：在固定距离情况下，调整模拟电压信号的幅值以间接调整超声波辐射功率，可以测试仪器的灵敏度幅值；在距离变化的情况下，固定模拟电压信号幅值以间接固定超声波辐射功率，可以从距离与超声测试数值的同步变化过程中，实现仪器衰减参数的测试。

见图2，该图示出了针对测试仪器的方向性测试结构示意图。图中以超声波发射器为三维中心，基于固定距离情况下，在45o空间夹角的圆锥面上，测试仪器3的超声传感器4与超声波发射器2在轴线平行情况下处于不同位置的三维夹角α、β下，可进行固定超声波辐射功率时，不同三维夹角的测试仪器超声方向性参数测试。

见图3，该图示出了针对测试仪器的量程测试结构示意图。图中将测试仪器3的超声传感器4与超声波发射器2在靠近、正对但不接触情况下，通过调整函数发生器1的40kHz正弦模拟电压信号至最大输出幅值和无输出，来测试仪器3的量程大值和小值。

Claims (1)

1.一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法，其特征是：

（1）用函数发生器输出的幅值在0～10V连续变化、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率可变的空间超声波，在2～3m固定间距，且正对超声波发射器的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器的测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程5%～8%范围所对应的模拟电压信号幅值进行实测，测试的模拟电压信号越小，表明仪器的灵敏度越高；

（2）用函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在以超声波发射器为中心，45o夹角，半径2～3m的间距圆锥面上，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器，在不同夹角且测试仪器超声传感器与超声波发射器轴线平行的情况下，进行实测，在保证测试值小于测试仪器量程上限值、且大于仪器在无空间超声波下的背景测试值下，以0o夹角下的测试值为基准，基于其它夹角下的测试值相对基准变化不大于20%，确认测试仪器的方向性夹角；

（3）用函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在1～4m间距下，且正对超声波发射器的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器在不同间距下的情况，进行实测，在保证测试值小于测试仪器量程上限值、且大于仪器在无空间超声波下的背景测试值下，以1m间距下的测试值为基准，基于其它间距下的测试值相对基准变化不大于10%，确认测试仪器的有效测试距离；

（4）用函数发生器输出的幅值为10V、频率为40kHz的正弦模拟电压信号驱动窄带超声波发射器产生辐射功率固定的空间超声波，在正对、不接触超声波发射器，且间距在0.5cm～1cm的位置，对采用窄带非接触方式的超声法测试仪器，测量仪器的最大量程，在无空间超声波时，测量仪器的最小量程。

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