CN105588789A - 绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，包括以下步骤：判断待检的绝缘子表面的污秽量，当判断绝缘子表面的污秽量不低于预定量时，利用激光粒度仪对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量，当判断绝缘子表面的污秽量低于预定量时，利用电子显微镜拍摄绝缘子表面的图像，分析所述图像以对绝缘子表面污秽的粒径分布进行统计，测出绝缘子表面污秽的粒径分布。本发明弥补了现有激光粒度仪测量方法的不足，能够对污秽等级较低、积污期较短等地区的绝缘子表面污秽粒径分布进行测量和分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法。
背景技术
不同地区的绝缘子表面的污秽状态是不一致的，污秽的粒径分布是对绝缘子表面污秽特征进行评估的一个重要指标。对于污秽的粒径分布，现在大多数是通过激光粒度仪来测量得到。
激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒径分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ。散射理论和实验结果都告诉我们，散射角θ的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，在不同的角度上测量散射光的强度，就可以得到样品的粒径分布了。
利用激光粒度仪，我们需要收集到绝缘子表面的一定量污秽(1g以上)，这样就可以很轻松地对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量。激光粒度仪进行一次分析所需要的污秽质量为1g以上，要收集到足够的污秽才可以进行试验分析。
激光粒度仪进行粒径分布分析快速方便，可是需要的污秽量也较多，对于轻污秽地区，很难收集到足够的污秽，或者收集过程中工作量太大，因此方法很难应用于轻污秽地区或者积污时间较短的绝缘子进行粒径分布的测量工作。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，弥补现有激光粒度仪测量方法的不足，能够对污秽等级较低、积污期较短等地区的绝缘子表面污秽粒径分布进行测量和分析。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，包括以下步骤：
S1、判断待检的绝缘子表面的污秽量，当判断绝缘子表面的污秽量不低于预定量时，进入步骤S2，当判断绝缘子表面的污秽量低于预定量时，进入步骤S3；
S2、利用激光粒度仪对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量；
S3、利用电子显微镜拍摄绝缘子表面的图像，分析所述图像以对绝缘子表面污秽的粒径分布进行统计，测出绝缘子表面污秽的粒径分布。
进一步地：
步骤S2包括：
收集绝缘子表面的污秽，将收集好的污秽加入到用超声离散的去离子水中；
利用激光粒度仪检测去离子水中的遮光度，当遮光度达到10％后，通过激光粒度仪对去离子水中的污秽的粒径分布进行测量。
步骤S2中，利用激光粒度仪对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量包括：
S21、检测激光主光束经过绝缘子表面的污秽时引起的不同角度的散射光的光强，其中所述角度为散射光与主光束之间的夹角；
S22、基于散射光的角度与颗粒粒径的对应关系，并根据检测到的不同角度的散射光的强度与不同粒径颗粒的数量的对应关系，确定绝缘子表面污秽的粒径分布。
在激光主光束经过绝缘子表面的污秽后的路径上设置一个富氏透镜，在所述富氏透镜的后焦平面上设置一组多元光电探测器，使不同角度的散射光通过所述富氏透镜照射到所述多元光电探测器上，散射光的光信号由所述多元光电探测器转换成电信号，再基于所述电信号分析出绝缘子表面污秽的粒径分布。
步骤S3包括：
用导电胶带粘取绝缘子表面的污秽，粘取过程保持污秽颗粒的原有形貌和大小；
用电子显微镜从至少一个角度拍摄所述导电胶带上的污秽的图像。
步骤S3中，分析所述图像以对绝缘子表面污秽的粒径分布进行统计包括：对微粒图像进行二值化处理并对不同粒径颗粒的数量进行统计，通过统计获得被测量绝缘子表面污秽的粒径分布。
所述电子显微镜为扫描电镜，步骤S3包括：
S31、所述扫描电镜的电子枪发射出来的电子束在加速电压的作用下，经过电磁透镜系统汇聚，形成一个细的电子束聚焦在样品表面；在末级透镜上安装的扫描线圈使电子束在样品表面扫描；所述电子束与样品交互作用产生的信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度；
S32、电子束打到样品上时，对应地在显像管荧光屏上出现亮点，采用逐点成像的方法，根据样品表面不同的特征，按顺序成比例地转换出视频信号，完成一帧特征图像；
S33、对显像管荧光屏上显示的样品表面的特征图像进行分析，测出绝缘子表面污秽的粒径分布。
步骤S31中，电子枪发射出来的电子束经过二至三个电磁透镜所组成的电磁透镜系统汇聚，形成直径为5nm的电子束。
本发明的有益效果：
本发明根据实际收集到污秽量的不同而选择合适的测量方式，能够对污秽等级较低、积污期较短等地区的绝缘子表面污秽粒径分布进行测量和分析，从而克服了现有激光粒度仪测量方法的不足。利用本发明提供的检测方法对绝缘子表面污秽粒径分布进行测量，具有以下优点：
1、改善了现有的激光粒度仪测量方法。
2、引入了电镜分析法对污秽粒径分布进行分析，能够覆盖到所有地区的污秽粒径分布测量。
3、将电镜分析引入到粒径分布的分析中，可以将粒径分布的测量结果更直观的展现出来。尤其是，基于电镜分析法，可利用计算机图像识别技术对颗粒图像进行分析统计，从而可以获得与原理示意图法相似的曲线，由此更好地对绝缘子表面污秽粒径分布进行分析和判断。
附图说明
图1激光束在无阻碍状态下的传播示意图。
图2为本发明实施例中不同粒径的颗粒产生不同角度的散射光示意图。
图3为本发明实施例中的激光粒度仪原理示意图；
图4为基于扫描电镜图像的实例测量结果示意图；
图5为基于激光粒度仪测量实例中的污秽样品颗粒参数分析图表；
图6为基于激光粒度仪测量得到污秽的粒径分布曲线。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中，一种绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，包括以下步骤：
S1、判断待检的绝缘子表面的污秽量，当判断绝缘子表面的污秽量不低于预定量时，进入步骤S2，当判断绝缘子表面的污秽量低于预定量时，进入步骤S3；
S2、利用激光粒度仪对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量；
S3、利用电子显微镜拍摄绝缘子表面的图像，分析所述图像以对绝缘子表面污秽的粒径分布进行统计，测出绝缘子表面污秽的粒径分布。
步骤S1中，可根据实际需要来定义所述预定量，根据现场绝缘子表面实际状态选择测量方式。不管是采用步骤S2和还是步骤S3，执行收集好污秽之后均可以长时间保留而不需立即开始测量。
在优选的实施例中，步骤S2包括：
收集绝缘子表面的污秽，将收集好的污秽加入到用超声离散的去离子水中；
利用激光粒度仪检测去离子水中的遮光度，当遮光度达到10％后，通过激光粒度仪对去离子水中的污秽的粒径分布进行测量。
在优选的实施例中，步骤S2中，利用激光粒度仪对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量包括：
S21、检测激光主光束经过绝缘子表面的污秽时引起的不同角度的散射光的光强，其中所述角度为散射光与主光束之间的夹角；
S22、基于散射光的角度与颗粒粒径的对应关系，并根据检测到的不同角度的散射光的强度与不同粒径颗粒的数量的对应关系，确定绝缘子表面污秽的粒径分布。
在优选的实施例中，在激光主光束经过绝缘子表面的污秽后的路径上设置一个富氏透镜1，在所述富氏透镜1的后焦平面上设置一组多元光电探测器2，使不同角度的散射光通过所述富氏透镜1照射到所述多元光电探测器2上，散射光的光信号由所述多元光电探测器2转换成电信号，再基于所述电信号分析出绝缘子表面污秽的粒径分布。
在优选的实施例中，步骤S3包括：
用导电胶带粘取绝缘子表面的污秽，粘取过程保持污秽颗粒的原有形貌和大小；
用电子显微镜从至少一个角度拍摄所述导电胶带上的污秽的图像。
在优选的实施例中，步骤S3中，分析所述图像以对绝缘子表面污秽的粒径分布进行统计包括：对微粒图像进行二值化处理并对不同粒径颗粒的数量进行统计，通过统计获得被测量绝缘子表面污秽的粒径分布。
对微粒图像进行二值化处理并进行统计，可采用已有的图像识别软件和计算机统计软件对照片进行自动处理，能够通过对大量数据的统计获得被测量绝缘子表面污秽的粒径分布。
在优选的实施例中，所述电子显微镜为扫描电镜，步骤S3包括：
S31、所述扫描电镜的电子枪发射出来的电子束在加速电压的作用下，经过电磁透镜系统汇聚，形成一个细的电子束聚焦在样品表面；在末级透镜上安装的扫描线圈使电子束在样品表面扫描；所述电子束与样品交互作用产生的信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度；
S32、电子束打到样品上时，对应地在显像管荧光屏上出现亮点，采用逐点成像的方法，根据样品表面不同的特征，按顺序成比例地转换出视频信号，完成一帧特征图像；
S33、对显像管荧光屏上显示的样品表面的特征图像进行分析，测出绝缘子表面污秽的粒径分布。
步骤S31中，电子枪发射出来的电子束经过二至三个电磁透镜所组成的电磁透镜系统汇聚，形成直径为5nm的电子束。
以下结合附图进一步描述本发明的具体实施例及其优点。
首先根据绝缘子表面污秽状态进行判断，选择测量方式，若绝缘子表面污秽较多，则可以选择使用激光粒度仪法进行测量；若绝缘子表面干净，污秽较少，则可以选择用电镜分析法进行测量。
1、激光粒度仪法
用干净的脱脂棉擦试绝缘子表面，将污秽收集在脱脂棉上，将擦好后的脱脂棉放入小袋子中，轻轻摇晃即可将污秽收集在塑料袋中；或者可直接用木片将绝缘子表面的污秽刮下来，直接收集于塑料袋中。
将收集好的污秽用小勺子慢慢的加入到用超声离散的去离子水中，当污秽量足够时，激光粒度仪会显示遮光度达到10％，这时候即可用激光粒度仪对污秽的粒径分布进行测量和分析，并得到我们需要的数据。
激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒径分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方，并且在传播过程中很少有发散现象。如图1所示。
米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ，θ角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。即小角度的散射光是有大颗粒引起的；大角度的散射光是由小颗粒引起的，如图2所示。进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，测量不同角度上的散射光的强度，就可以得到样品的粒径分布了。
为了测量不同角度上的散射光光强，需要运用光学手段对散射光进行处理。我们在光束中的适当的位置上放置一个富氏透镜，在该富氏透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器，不同角度的散射光通过富氏透镜照射到多元光电探测器上时，光信号将被转换成电信号并传输到电脑中，通过专用软件对这些信号进行处理，就会准确地得到粒径分布了。原理示意图如图3所示。
2、电镜分析法
直接用导电胶带去粘取绝缘子表面的污秽，在粘取污秽时，需用力均匀，不可挤压试样颗粒，以免破坏试样颗粒的原有形貌和大小。将粘取好的导电胶带念在样品座上备用，对于一片绝缘子可以多次选择不同位置进行粘取。
用电子显微镜去观察样品座上的污秽，选择比较好的位置进行拍照，对于同一片绝缘子上污秽颗粒的显微镜照片可认为是同一个数据。通过图像处理软件对获得的同一片绝缘子颗粒图像进行二值化处理，处理后即可对颗粒的粒径分布进行统计，获得污秽粒径分布图。
采用扫描电镜时，由电子枪发射出来的电子束，在加速电压的作用下，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统磁透镜系统汇聚，形成一个直径为5nm的细电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现一个亮点。扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法，把样品表面不同的特征，按顺序，成比例地转换为视频信号，完成一帧图像，从而在荧光屏上可观察到样品表面的各种特征图像。
实例测量
经长期研究实验，发明人利用本发明的方法进行基于扫描电镜图像的实例测量结果如图4所示，对图片进行二值化处理和统计即可得到污秽的粒径分布曲线；基于激光粒度仪法的污秽样品颗粒参数分析如图5所示，得到污秽的粒径分布曲线如图6所示。
以上内容是结合具体/优选的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，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1、判断待检的绝缘子表面的污秽量，当判断绝缘子表面的污秽量不低于预定量时，进入步骤S2，当判断绝缘子表面的污秽量低于预定量时，进入步骤S3；
S2、利用激光粒度仪对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量；
S3、利用电子显微镜拍摄绝缘子表面的图像，分析所述图像以对绝缘子表面污秽的粒径分布进行统计，测出绝缘子表面污秽的粒径分布。
2.如权利要求1所述的绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,步骤S2包括：
收集绝缘子表面的污秽，将收集好的污秽加入到用超声离散的去离子水中；
利用激光粒度仪检测去离子水中的遮光度，当遮光度达到10％后，通过激光粒度仪对去离子水中的污秽的粒径分布进行测量。
3.如权利要求1或2所述的绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,步骤S2中，利用激光粒度仪对绝缘子表面污秽的粒径分布进行测量包括：
S21、检测激光主光束经过绝缘子表面的污秽时引起的不同角度的散射光的光强，其中所述角度为散射光与主光束之间的夹角；
S22、基于散射光的角度与颗粒粒径的对应关系，并根据检测到的不同角度的散射光的强度与不同粒径颗粒的数量的对应关系，确定绝缘子表面污秽的粒径分布。
4.如权利要求3所述的绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,在激光主光束经过绝缘子表面的污秽后的路径上设置一个富氏透镜，在所述富氏透镜的后焦平面上设置一组多元光电探测器，使不同角度的散射光通过所述富氏透镜照射到所述多元光电探测器上，散射光的光信号由所述多元光电探测器转换成电信号，再基于所述电信号分析出绝缘子表面污秽的粒径分布。
5.如权利要求1至4任一项所述的绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,步骤S3包括：
用导电胶带粘取绝缘子表面的污秽，粘取过程保持污秽颗粒的原有形貌和大小；
用电子显微镜从至少一个角度拍摄所述导电胶带上的污秽的图像。
6.如权利要求1至5任一项所述的绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,步骤S3中，分析所述图像以对绝缘子表面污秽的粒径分布进行统计包括：对微粒图像进行二值化处理并对不同粒径颗粒的数量进行统计，通过统计获得被测量绝缘子表面污秽的粒径分布。
7.如权利要求6所述的绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,所述电子显微镜为扫描电镜，步骤S3包括：
S31、所述扫描电镜的电子枪发射出来的电子束在加速电压的作用下，经过电磁透镜系统汇聚，形成一个细的电子束聚焦在样品表面；在末级透镜上安装的扫描线圈使电子束在样品表面扫描；所述电子束与样品交互作用产生的信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度；
S32、电子束打到样品上时，对应地在显像管荧光屏上出现亮点，采用逐点成像的方法，根据样品表面不同的特征，按顺序成比例地转换出视频信号，完成一帧特征图像；
S33、对显像管荧光屏上显示的样品表面的特征图像进行分析，测出绝缘子表面污秽的粒径分布。
8.如权利要求7所述的绝缘子表面污秽粒径分布的检测方法，其特征在于,步骤S31中，电子枪发射出来的电子束经过二至三个电磁透镜所组成的电磁透镜系统汇聚，形成直径为5nm的电子束。
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