CN105352443A - 一种绝缘子rtv涂层厚度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，包括如下步骤：S1、用设定的脉冲激光对RTV涂层进行轰击，记录所述RTV涂层被击穿时激光的轰击次数x；S2、根据f(x)＝ax+b计算所述RTV涂层的厚度f(x)；其中，参数a和b通过如下实验步骤确定：用所述设定的脉冲激光对所述RTV涂层进行轰击，记录击穿的RTV涂层的厚度与对应激光轰击的次数；拟合曲线f(x)＝ax+b，得到所述参数a和b。不论绝缘子RTV涂层运行年限，只要在校核后通过测量激光的轰击次数就可以获得RTV涂层的厚度值，适宜于现场应用。

Description

一种绝缘子RTV涂层厚度的测量方法

【技术领域】

本发明涉及一种绝缘子RTV涂层厚度的测量方法。

【背景技术】

输电线路良好的外绝缘状态是电力系统安全运行的重要保障。以复合绝缘子(合成绝缘子)、增爬裙和室温硫化硅橡胶涂料(RTV涂料)为代表的硅橡胶材料在电力系统外绝缘领域(尤其高电压外绝缘领域)大量使用后，外绝缘设备的耐污闪能力得到显著改善。在我国电网中，以室温硫化硅橡胶为主要成分的RTV防污闪涂料被大量使用。

RTV防污闪涂料涂覆在电瓷或玻璃绝缘子的表面，使原本亲水性的表面变为憎水性，能够显著提高绝缘子的污闪电压。均匀的涂层厚度有利于改善绝缘子表面的憎水性状态，缓解电场强度集中的问题。电力行业标准中对RTV涂层的厚度具有明确的要求，一般是0.3-0.5mm，但由于施工工艺的不完善(喷涂、浸涂、刷涂工艺不完善)，以及现场环境的限制，RTV涂层的厚度与涂层的均匀性难以保证，绝缘子各部位的厚度不一致，往往不能满足施工要求，因此需要有适宜的测量技术进行厚度测量。

另一方面，RTV涂层防污秽闪络的能力与其厚度相关，长期运行后受运行工况、高电场强度、高温高湿度、酸雨等各种条件影响，RTV涂层的厚度会发生变化而呈现不均匀性，甚至起皮和粉化，从而影响其运行性能。对长期运行的RTV涂层进行厚度测量，有利于实时监测其运行状况，为输电线路维护提供策略支持。

目前常规的测试方法，主要有楔形法、光截法、电解法、厚度差测量法、称重法、X射线荧光法和β射线反向散射法等。前几种属于破坏性的有损监测，测量手段复杂，速度慢，只适用于抽样检测。X射线和β射线的方法装置极其昂贵，测量的范围有限，样品要求高。

现有的金属表面涂层测厚法，主要有磁阻法、漩涡法、超声法和电火花法等。其中磁阻法主要是通过探测经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通大小来测定厚度，磁阻越大厚度越厚；超声法将超声波在试样中的传播速度乘以通过试样时间的一半得到试样的厚度；电火花法则是通过高压电击穿针孔或气泡等缺陷来判断涂层的厚度的质量。这些方法均用于磁性或者非磁性金属的表面涂层，对于非金属表面的涂层厚度，其应用精度难以保证。

因此，一种直接的厚度测量方法对于实现RTV涂层厚度的测量具有重要意义。

【发明内容】

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种适宜现场使用的绝缘子RTV涂层厚度的测量方法。

一种绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，包括如下步骤：

S1、用设定的脉冲激光对RTV涂层进行轰击，记录所述RTV涂层被击穿时激光的轰击次数x；

S2、根据f(x)＝ax+b计算所述RTV涂层的厚度f(x)；

其中，参数a和b通过如下实验步骤确定：

用所述设定的脉冲激光对所述RTV涂层进行轰击，记录击穿的RTV涂层厚度f(x)与对应激光轰击的次数x；

拟合曲线f(x)＝ax+b，得到所述参数a和b。

在一个实施例中，

在步骤S1之前，还包括如下步骤：

确定当前测量的RTV涂层的材料是否与所述实验步骤中的RTV涂层是否相同，如相同则执行步骤S1。

在一个实施例中，

在步骤S1中，通过如下步骤确定所述RTV涂层被击穿时激光的轰击次数x：

S11、所述脉冲激光每轰击一次所述RTV涂层，记录轰击产生的发射光谱，并记录所述发射光谱中碳线和硅线的强度；

S22、当所述发射光谱中碳线强度出现极小值、且硅线强度上升时，则判断所述RTV涂层被击穿，记录此时激光的轰击次数x。

在一个实施例中，

在步骤S1中，调整激光器的透镜，使所述激光器的聚焦焦点位于所述RTV涂层的上表面的下方设定位置。

在一个实施例中，

聚焦焦点位于所述RTV涂层的上表面的下方、且至所述RTV涂层的上表面的距离不超过0.05mm。

本发明的有益效果是：

不论绝缘子RTV涂层运行年限，只要在校核后通过测量激光的轰击次数就可以获得RTV涂层的厚度值，适宜于现场应用。

【附图说明】

图1是本发明一种实施例的绝缘子RTV涂层厚度的测量系统示意图；

图2是本发明一种实施例的绝缘子RTV涂层厚度的测量方法的拟合曲线。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

如图1所示，一种绝缘子RTV涂层厚度的测量系统，包括：表面涂有RTV涂层的玻璃1、光纤探头4、CCD、光谱仪和电脑，激光器透镜3用来调节脉冲激光束2聚焦的焦点，使脉冲激光束2聚焦在RTV涂层的设定位置进行轰击，光纤探头4用于采集激光轰击RTV涂层后发射的光，CCD将采集的光转换为电信号，光谱仪和电脑用于分析轰击时产生的原子发射光谱。

实施例1

一种绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，包括如下步骤：

S1、确定待测RTV涂料成分。可以通过热重、红外等方法测得该RTV涂料中硅橡胶的有机成分和填料的组成比例情况。

S2、取透明玻璃片若干编号为①到⑨，保持其表面清洁、干燥；将S1中的RTV涂料喷涂到玻璃片上，①号涂层的厚度控制为0.1mm，⑨号涂层的厚度为0.50mm，相邻两个涂层厚度间隔为0.05mm，涂层的厚度记为f(x_i)。

S3、激光器的参数选择为纳秒级、Nd:YAG脉冲激光器，波长1064nm，离焦量选择-100mm～+100mm，能量50-200mJ。

S4、将涂有RTV涂料的①到⑨号玻璃片，分别放置于激光器的透镜下面。调整激光器的透镜设置，使得其聚焦焦点位于RTV涂料的上表面略靠下位置0-0.05mm处(这样可以获得准确测量结果)，而非聚焦于其上表面。

S5、以1Hz的脉冲频率将聚焦的激光光束依次轰击到①号RTV涂层，以光谱仪和CCD相机记录轰击时产生的原子发射光谱。通过原子发射光谱中C线和Si线的位置和强度来确定是否在轰击RTV涂料，持续使用激光轰击，当检测到C线强度极小时，即为RTV材料被激光穿透，记录该击穿次数为x₁。原因为，对于给定的RTV涂层，其中的C和Si含量是一定的，通常RTV涂层C含量多而Si含量少，但玻璃中的C含量少而Si含量多，因此，刚开始轰击RTV涂层时，原子发射光谱中C线和Si线的能量是大致一定的，当RTV涂层被击穿时，C线能量出现变化出现极小值。

S6、将②到⑨号RTV涂层重复上述过程，并记录相应的击穿次数x_i；

S7、拟合x和f(x)的到拟合曲线f(x)＝ax+b，其中，该直线的斜率a为该RTV涂料的特征厚度参数，该参数与激光的特征参数(能量密度、脉冲宽度、频率等)和RTV材料参数相关。

S8、当需要测量相同材料的RTV涂层时，只需要测量利用相同参数的脉冲激光轰击击穿RTV涂层时的次数，根据上述公式f(x)＝ax+b，即可以计算出该种RTV涂层的厚度。

实施例2

S1、选择一种RTV涂层，利用特定参数的脉冲激光(激光参数可以参照实施例1)对该RTV涂层的一个点进行持续轰击，使该点位置形成一个深度不断增加的孔。

S2、记录脉冲激光轰击次数与对应RTV涂层被击穿的厚度(即RTV涂层消失的厚度)如下表所示：

根据上表在RTV涂层轰击击穿次数-RTV涂层厚度坐标上描点，然后对这些点进行曲线拟合，得到：

y＝3.4983x+17.459。

S3、当需要测量相同材料的RTV涂层时，只需要测量利用相同参数的脉冲激光轰击击穿RTV涂层时的次数，根据上述公式f(x)＝ax+b，即可以计算出该种RTV涂层的厚度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，其特征是，包括如下步骤：

S1、用设定的脉冲激光对RTV涂层进行轰击，记录所述RTV涂层被击穿时激光的轰击次数x；

S2、根据f(x)＝ax+b计算所述RTV涂层的厚度f(x)；

其中，参数a和b通过如下实验步骤确定：

用所述设定的脉冲激光对所述RTV涂层进行轰击，记录击穿的RTV涂层的厚度与对应激光轰击的次数；

拟合曲线f(x)＝ax+b，得到所述参数a和b。

2.如权利要求1所述的绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，其特征是，在步骤S1之前，还包括如下步骤：

确定当前测量的RTV涂层的材料是否与所述实验步骤中的RTV涂层是否相同，如相同则执行步骤S1。

3.如权利要求1所述的绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，其特征是，在步骤S1中，通过如下步骤确定所述RTV涂层被击穿时激光的轰击次数x：

S11、所述脉冲激光每轰击一次所述RTV涂层，记录轰击产生的发射光谱，并记录所述发射光谱中碳线和硅线的强度；

S22、当所述发射光谱中碳线强度出现极小值、且硅线强度上升时，则判断所述RTV涂层被击穿，记录此时激光的轰击次数x。

4.如权利要求1所述的绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，其特征是，

在步骤S1中，调整激光器的透镜，使所述激光器的聚焦焦点位于所述RTV涂层的上表面的下方设定位置。

5.如权利要求4所述的绝缘子RTV涂层厚度的测量方法，其特征是，聚焦焦点位于所述RTV涂层的上表面的下方、且至所述RTV涂层的上表面的距离不超过0.05mm。