CN105758874A - 一种判定电气设备线圈材质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种判定电气设备线圈材质的方法，包括：通过X射线对待测电气设备线圈进行透照成像；利用得到的透照影像，测量得到该待测电气设备线圈的结构尺寸；在该透照影像上选取两个不同的测量点，测量测量点处的灰度值，并计算测量点处的透照厚度；计算该待测电气设备线圈的吸收系数；将该吸收系数与相同能量等级的X射线下不同金属的吸收系数对照，判定该待测电气设备线圈的材质。本发明实施例公开的判定电气设备线圈材质的方法，可以在待测电气设备内部结构未知的情况下，通过X射线完成对线圈材质的判定，而无需对该待测电气设备进行拆卸，操作简单，能有效提高对待测电器设备线圈材质的判定效率。

Description

一种判定电气设备线圈材质的方法

技术领域

本发明涉及电气设备无损检测领域，特别是涉及一种判定电气设备线圈材质的方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展，如变压器等的各类电气设备，得到了广泛应用。在需求量猛增的大背景下，部分电气设备生产厂家利用铝制线圈代替原本的铜质线圈，以达到进一步降低生产成本的目的。而铝线圈电气设备在满负荷运行时，会出现可靠性下降的问题。

为了解决因线圈材质的替换而造成电气设备的可靠性下降的问题，就需要对该电气设备线圈材质加以鉴别。现有技术中，判定线圈材质时，往往需要拆卸该电气设备，甚至将该电气设备进行解体，然后再由专门技术人员对该电气设备的线圈材质进行区分。这种对线圈的判定方法不仅费时费力，而且还容易引发新的问题。

因此，需要研究一种新的判定电气设备线圈材质的方法，用以对采购电气设备时进行质量控制。

发明内容

本发明实施例中提供了一种判定电气设备线圈材质的方法，以解决现有技术中对电气设备线圈材质进行鉴别时，需要对该电气设备进行拆卸，甚至解体，费时费力，操作复杂繁琐的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种判定电气设备线圈材质的方法，包括：通过X射线对待测电气设备线圈进行透照成像，得到该待测电气设备线圈的透照影像；对该透照影像测量得到该待测电气设备线圈的结构尺寸；在该透照影像上选取两个不同的测量点，分别测量测量点处的灰度值，并根据该结构尺寸，计算测量点处的透照厚度；根据该测量点处的透照厚度和灰度值，计算该待测电气设备线圈的吸收系数；将该待测电气设备线圈的吸收系数与相同能量等级的X射线下不同金属的吸收系数对照，判定该待测电气设备线圈的材质。

优选的，该通过X射线对待测电气设备线圈进行透照成像，得到待测电气设备线圈的透照影像，包括：分别沿线圈轴线和线圈径向方向，对待测电气设备线圈通过X射线进行透照成像，分别得到该待测电气设备线圈的沿线圈轴线方向的透照影像和沿线圈径向方向的透照影像。

优选的，该对该透照影像测量得到该待测电气设备线圈的结构尺寸，包括：通过该沿线圈轴线方向的透照影像，测量得到该待测电气设备线圈的外径尺寸；通过该沿线圈径向方向的透照影像，测量得到该待测电气设备线圈的厚度。

优选的，在该透照影像上选取两个不同的测量点，测量测量点处的灰度值，并根据该结构尺寸计算该测量点处的透照厚度，包括：在该沿线圈轴线方向的透照影像上，选取与同一侧线圈外径距离不同的两个测量点；分别测量两个测量点处的灰度值；分别测量测量点到同一侧线圈外径的距离；根据该待测电气设备线圈的外径尺寸、厚度和测量点到同一侧线圈外径的距离，分别计算测量点处的透照厚度。

优选的，根据该待测电气设备线圈的外径尺寸、厚度和测量点到同一侧线圈外径的距离，分别计算测量点处的透照厚度，包括：分别判断测量点处的该待测电气设备线圈的厚度与测量点到同一侧线圈外径的距离两者之间的大小，并计算得出测量点处的透照厚度；如果S＜T，测量点处的透照厚度为或者，如果S≥T，测量点处的透照厚度为 $t=Dsin\left(\arccos \right(\frac{D-2S}{D}\left)\right)-(D-2T)sin\left(\arccos \right(\frac{D-2S}{D-2T}\left)\right),$ 其中，T为测量点处的待测电气设备线圈的厚度，S为测量点到同一侧线圈外径的距离，D为该待测电气设备线圈的外径尺寸，t为该测量点处的透照厚度。

优选的，根据测量点处的透照厚度和灰度值，计算该待测电气设备线圈的吸收系数，具体包括以下步骤：获取该待测电气设备线圈的吸收系数的计算模型其中，u为该待测电气设备线圈的吸收系数，G₁和G₂分别为两个测量点处的灰度值，t₁和t₂分别为两个测量点处的透照厚度；根据该测量点处的透照厚度、灰度值以及该计算模型，计算得出该待测电气设备线圈的吸收系数。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种判定电气设备线圈材质的方法，通过X射线对待测电气设备线圈进行透照成像，在得到的透照影像上选取两个不同测量点，分别测量测量点处的灰度值并计算测量点处的透照厚度，进而得出待测电气设备线圈的吸收系数，通过将该吸收系数与相同能量等级X射线下不同金属的吸收系数进行对照，即可判定待测电气设备线圈的材质。本实施例提供的判定电气设备线圈材质的方法，可以在待测电气设备内部结构未知的情况下，通过X射线完成对线圈材质的判定，而无需对该待测电气设备进行拆卸，操作简单，能有效提高对待测电器设备线圈材质的判定效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种判定电气设备线圈材质的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的待测电气设备线圈的沿线圈轴线方向的透照示意图；

图3为本发明实施例提供的待测电气设备线圈的沿线圈径向方向的透照示意图；

图4为本发明实施例提供的测量点与同一侧线圈外径的测量示意图；

符号表示为：

D-待测电气设备线圈外径尺寸，T-待测电气设备线圈厚度，a-第一测量点，b-第二测量点，S₁-第一测量点到同一侧线圈外径的距离，S₂-第二测量点到同一侧线圈外径的距离。

具体实施方式

线圈透照影像中，各点处的灰度值正比于X射线穿过被检测部位后的强度。而X射线穿过被检测部位后的强度由射线束透照路径上各种物质的吸收系数以及被检查部位的厚度决定。对于线圈类电气设备，透照路径上的其他部位(如外壳、绝缘层)厚度不随透照位置改变或变化很小，可视为等厚度层。因此，可以近似认为在线圈影像中，各点处的灰度值与该线圈的吸收系数成正比。

通过计算透照厚度不同的两个点的射线强度比值我们可以得到两个点的射线强度比值为其中t₁和t₂为该两点处的透照厚度。由于透照射线的强度正比于影像灰度，通过测量上述两点在影像上的灰度值G₁和G₂，可计算射线的强度比值为由此可计算待测电气设备线圈的吸收系数为将计算结果与各种材料相应X射线能级的吸收系数对比，即可确定线圈材质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1，为本发明实施例提供的一种判定电气设备线圈材质的方法的流程示意图。本发明实施例提供的一种判定电气设备线圈材质的方法，包括以下步骤：

S11：通过X射线对待测电气设备线圈进行透照成像，得到该待测电气设备线圈的透照影像。

进一步地，对待测电气设备分别沿线圈轴线方向和线圈径向方向利用X射线进行透照成像，分别得到该待测电气设备线圈的沿线圈轴线方向的透照影像和沿线圈径向方向的透照影像。同时，在沿该待测设备线圈的轴向方向进行透照时，应保证X射线能完全穿透该待测电气设备线圈，即沿该待测电气设备线圈轴线方向进行透照所用的X射线的最大透照厚度应不低于该待测电气设备线圈测量部位的最大透照厚度，因此所选用的X射线等级应与待测电气设备线圈相匹配。

如果沿线圈轴线方向，一次成像无法容纳整个待测电气设备线圈时，可以采用多种影像拼接的方法，获取待测电气设备线圈的完整轴向影像，参见图2中的影像1和影像2。由多张影像拼接获取待测电气设备线圈的完整轴向影像时，应注意保持焦距和传感器到待测电气设备线圈的距离固定，保证在测量过程中的满足单一变量原则。

此外，在沿该待测设备线圈的径向方向进行透照时，透照方向应保证平行于该待测设备线圈径向，参见图3。径向影像用于反映线圈厚度,可仅包含能够反映线圈厚度的部分线圈，因此所选用的X射线能量等级只要能保证该待测设备线圈影像清晰即可。

S12：对透照影像测量得到该待测电气设备线圈的结构尺寸。根据对该待测设备线圈的透照影像，测量得到该测电气设备线圈的结构尺寸。

进一步地，通过沿线圈轴线方向的透照影像，测量得到该待测电气设备线圈的外径尺寸；通过沿线圈径向方向的透照影像，测量得到该待测电气设备线圈的厚度。

S13：在透照影像上选取两个不同的测量点，分别测量测量点处的灰度值，并根据该结构尺寸，计算测量点处的透照厚度。

进一步地，在该待测电气设备线圈的沿线圈轴线方向的透照影像上，选取与同一侧线圈外径距离不同的两个测量点，同时，选取的测量点还需满足该测量点处的线圈影像与铁芯及其他线圈影像不相互重合，具体可参见图4。测量所选取的两个测量点处的灰度值时，可以利用传感器收集该待测电气设备线圈的16bit或者更高位灰度影像；在该待测电气设备线圈的沿线圈轴线方向的透照影像上，分别测量该两个测量点到同一侧线圈外径的距离，参见图4中的S₁和S₂；根据该待测电气设备线圈的外径尺寸、厚度和测量点到同一侧线圈外径的距离，分别计算两个测量点处的透照厚度。

进一步地，作为本发明实施例提供的一种优选方案，在利用待测电气设备线圈的外径尺寸、厚度和该测量点到同一侧线圈外径的距离，分别计算测量点处的透照厚度，具体包括：分别判断测量点处的该待测电气设备线圈的厚度与该测量点到同一侧线圈外径距离之间的大小关系，根据该大小关系，进而计算该测量点处的透照厚度。计算测量点处的透照厚度的计算公式可以为：

如果S＜T，该测量点处的透照厚度为或者，

如果S≥T，该测量点处的透照厚度为 $t=Dsin\left(\arccos \right(\frac{D-2S}{D}\left)\right)-(D-2T)sin\left(\arccos \right(\frac{D-2S}{D-2T}\left)\right),$ 其中，T为该测量点处的该待测电气设备线圈的厚度，S为该测量点到同一侧线圈外径的距离，D为该待测电气设备线圈的外径尺寸，t为该测量点处的透照厚度。

S14：根据该测量点处的透照厚度和灰度值，计算待测电气设备线圈的吸收系数。

进一步地，根据该测量点处的透照厚度和灰度值，计算待测电气设备线圈的吸收系数，具体包括：获取该待测电气设备线圈的吸收系数的计算模型其中，u为该待测电气设备线圈的吸收系数，G₁和G₂分别为两个测量点处的灰度值，t₁和t₂分别为两个测量点处的透照厚度；根据该测量点处的透照厚度、灰度值以及计算模型，计算得出该待测电气设备线圈的吸收系数。

S15：将该待测电气设备线圈的吸收系数与相同能量等级的X射线下不同金属的吸收系数对照，判定该待测电气设备线圈的材质。其中，该相同能量等级的X射线下不同金属的吸收系数是指对现有技术中常见的电气设备中的线圈材质，如铝和铜等，利用与对该待测电气设备线圈进行透照的X射线相同能量等级的X射线进行透照，计算出的相应金属的吸收系数，如金属铝在等级为9MeV的X射线辐照下的吸收系数为0.0722。鉴于对在一定能量等级的X射线下计算金属的吸收系数为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

进一步地，判定该待测电器设备线圈的材质时，可以通过对比该待测电气设备线圈的吸收系数与该在相同能量等级的X射线下常见金属的吸收系数，如计算得到的该待测电气设备线圈材质的吸收系数，在几种常见线圈材质中与金属铝的吸收系数之间的差值的绝对值最小，则判定该待测电气设备线圈材质为铝。当然，根据线圈材质的吸收系数判定线圈材质的方法并不以此为限，还可以是能够判定出线圈材质的其他方法，在此不再赘述。

以现有技术中某10kV变压器为例进行说明。采用能量等级为9MeV的X射线对该10kV的变压器线圈分别沿线圈轴向和沿线圈径向进行透照成像，由该两种透照影像测量得其线圈外径为98mm，厚度5mm，在该沿线圈轴向的透照影像上，选择满足条件的测量点a和测量点b，并分别测量得到a点和b点到同一侧线圈外径的距离S₁＝3mm，S₂＝6mm，根据测量点a和b到同一侧线圈外径的距离与线圈厚度之间的大小关系，计算得到a点和b点的透照厚度t₁＝24.06，t₂＝20.16。由该沿线圈轴向的透照影像，测量得到a点和b点的灰度值G₁＝21051，G₂＝30764。根据t₁、t₂、G₁和G₂，利用计算模型，计算该变压器线圈的吸收系数数值为u＝0.070，该吸收系数数值与金属铝在9MeV下的吸收系数0.0722最为接近，因此判定待测电气设备线圈材质为铝。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个测量点与另一个测量点区分开来，而不一定要求或者暗示这些测量点之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种判定电气设备线圈材质的方法，其特征在于，包括：

通过X射线对待测电气设备线圈进行透照成像，得到所述待测电气设备线圈的透照影像；

对所述透照影像测量得到所述待测电气设备线圈的结构尺寸；

在所述透照影像上选取两个不同的测量点，测量所述测量点处的灰度值，并根据所述结构尺寸，计算所述测量点处的透照厚度；

根据所述测量点处的透照厚度和灰度值，计算所述待测电气设备线圈的吸收系数；

将所述待测电气设备线圈的吸收系数与相同能量等级的X射线下不同金属的吸收系数对照，判定所述待测电气设备线圈的材质。

2.根据权利要求1所述的判定电气设备线圈材质的方法，其特征在于，所述通过X射线对待测电气设备线圈进行透照成像，得到所述待测电气设备线圈的透照影像，包括：

分别沿线圈轴线和线圈径向方向，对待测电气设备线圈通过X射线进行透照成像，分别得到所述待测电气设备线圈的沿线圈轴线方向的透照影像和沿线圈径向方向的透照影像。

3.根据权利要求2所述的判定电气设备线圈材质的方法，其特征在于，所述对所述透照影像测量得到所述待测电气设备线圈的结构尺寸，包括：

通过所述沿线圈轴线方向的透照影像，测量得到所述待测电气设备线圈的外径尺寸；

通过所述沿线圈径向方向的透照影像，测量得到所述待测电气设备线圈的厚度。

4.根据权利要求3所述的判定电气设备线圈材质的方法，其特征在于，所述在所述透照影像上选取两个不同的测量点，测量所述测量点处的灰度值，并根据所述结构尺寸计算所述测量点处的透照厚度，包括：

在所述沿线圈轴线方向的透照影像上，选取与同一侧线圈外径距离不同的两个测量点；

分别测量所述测量点处的灰度值；

分别测量所述测量点到同一侧线圈外径的距离；

根据所述待测电气设备线圈的外径尺寸、厚度和所述测量点到同一侧线圈外径的距离，分别计算所述测量点处的透照厚度。

5.根据权利要求4所述的判定电气设备线圈材质的方法，其特征在于，所述根据所述待测电气设备线圈的外径尺寸、厚度和所述测量点到同一侧线圈外径的距离，分别计算所述测量点处的透照厚度，包括：

分别判断所述测量点处的所述待测电气设备线圈的厚度与所述测量点到同一侧线圈外径的距离两者之间的大小，并计算所述测量点处的透照厚度；

如果S＜T，所述测量点处的透照厚度为或者，

如果S≥T，所述测量点处的透照厚度为 $t=Dsin\left(\arccos \right(\frac{D-2S}{D}\left)\right)-(D-2T)sin\left(\arccos \right(\frac{D-2S}{D-2T}\left)\right),$ 其中，T为所述测量点处的所述待测电气设备线圈的厚度，S为所述测量点到同一侧线圈外径的距离，D为所述待测电气设备线圈的外径尺寸，t为所述测量点处的透照厚度。

6.根据权利要求5所述的判定电气设备线圈材质的方法，其特征在于，所述根据所述测量点处的透照厚度和灰度值，计算所述待测电气设备线圈的吸收系数，包括：

获取所述待测电气设备线圈的吸收系数的计算模型其中，u为所述待测电气设备线圈的吸收系数，G₁和G₂分别为所述测量点处的灰度值，t₁和t₂分别为所述测量点处的透照厚度；

根据所述测量点处的透照厚度、灰度值以及所述计算模型，计算得出所述待测电气设备线圈的吸收系数。