CN106841264A - 一种用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器，包括：壳体，包括可拆卸拼接固定的第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体拼接后形成用于包围绝缘子的伞裙片的磁体腔，壳体的上下两侧均设有用于绝缘子的芯棒贯穿的通孔；容纳于磁体腔内部的磁体，包括位于伞裙片上表面的上磁体和位于伞裙片下表面的下磁体，上磁体与下磁体相对的一侧极性相反；位于上磁体和下磁体之间的射频线圈，包括环绕芯棒外周的内线圈和环绕内线圈并且与内线圈之间预留射频区域的外线圈，壳体外部设有与射频线圈连接的射频接头。与现有技术相比较，本发明提供的核磁共振传感器利用可拆卸的壳体结构使检测过程更加简便，从而可方便有效地检测伞群的老化状态。

Description

一种用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器

技术领域

本发明涉及电力系统检测设备技术领域，尤其涉及一种用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器。

背景技术

复合绝缘子在电力系统中的应用越来越广泛，但是，随着时间的推移，复合绝缘子会逐渐老化，其机械性能和绝缘性能都会下降，会威胁到电力系统的安全稳定运行。因此，如何有效地检测其老化状态，评估其绝缘性能对于电力系统具有重要的意义。复合绝缘子是伞裙片结构，现有技术中没有能够方便有效地检测其老化状态的设备。

因此，如何提供一种能够方便有效地检测复合绝缘子伞裙的检测设备，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器，该核磁共振传感器结构简单、操作方便，可方便有效地检测复合绝缘子伞裙的老化状态。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器，包括：

壳体，包括可拆卸拼接固定的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体拼接后形成用于包围绝缘子的伞裙片的磁体腔，所述壳体的上下两侧均设有用于绝缘子的芯棒贯穿的通孔；

容纳于所述磁体腔内部的磁体，包括位于所述伞裙片上表面的上磁体和位于所述伞裙片下表面的下磁体，所述上磁体与所述下磁体相对的一侧极性相反；

位于所述上磁体和所述下磁体之间的射频线圈，包括环绕所述芯棒外周的内线圈和环绕所述内线圈并且与所述内线圈之间预留射频区域的外线圈，所述壳体外部设有与所述射频线圈连接的射频接头。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述壳体设置有围绕所述磁体腔周向的铁轭。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述壳体上下两侧的通孔均连接有用于与所述芯棒卡紧固定的卡环。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述壳体为圆形盒体结构，所述磁体腔为圆形空腔，所述第一壳体和所述第二壳体沿所述圆形盒体的直径方向对称布置。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述第一壳体和所述第二壳体通过紧固件可拆卸地拼接固定在一起。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述壳体为铝质壳体。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述磁体为永磁体。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述上磁体和所述下磁体均包括沿所述伞群片的直径方向对称布置的两个磁体片，所述磁体片的横截面外轮廓为半圆环形，所述上磁体与所述下磁体平行布置。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述内线圈包括沿所述芯棒的直径方向对称布置的半圆环形的第一内线圈和第二内线圈，所述外线圈包括沿所述芯棒的直径方向对称布置的半圆环形的第一外线圈和第二外线圈。

优选地，在上述核磁共振传感器中，所述射频区域覆盖所述伞裙片的表面。

本发明提供的用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器，包括：壳体，包括可拆卸拼接固定的第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体拼接后形成用于包围绝缘子的伞裙片的磁体腔，壳体的上下两侧均设有用于绝缘子的芯棒贯穿的通孔；容纳于磁体腔内部的磁体，包括位于伞裙片上表面的上磁体和位于伞裙片下表面的下磁体，上磁体与下磁体相对的一侧极性相反；位于上磁体和下磁体之间的射频线圈，包括环绕芯棒外周的内线圈和环绕内线圈并且与内线圈之间预留射频区域的外线圈，壳体外部设有与射频线圈连接的射频接头。

检测前，将壳体拆开并将磁体和射频线圈安装到壳体内部，然后将壳体拼接固定并夹持到复合绝缘子伞群上，从而将磁体、射频线圈以及伞群片均包裹在磁体腔内部；检测时，利用测量系统通过射频接头传输射频激励到射频线圈中，激励绝缘子样品；测量核磁共振回波信号，并进行后续的数据处理，最终得到能够评估绝缘子老化状态的参数。

与现有技术相比较，本发明提供的核磁共振传感器利用可拆卸的壳体结构使检测过程更加简便，从而可方便有效地检测伞群的老化状态。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的整体结构示意图；

图2为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的内部结构示意图；

图3为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的内部结构剖面图；

图4为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的局部工作原理图。

图1至图4中：

1-壳体、2-伞裙片、3-上端卡环、4-射频接头、5-螺栓、6-铁轭、7-芯棒、8-下端卡环、9-磁体腔、10-外线圈、11-磁体、12-内线圈、13-上磁体、14-下磁体、15-目标区域。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种能够方便有效地检测复合绝缘子伞群的老化状态的核磁共振传感器。

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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图4，图1为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的整体结构示意图，图2为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的内部结构示意图，图3为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的内部结构剖面图，图4为本发明具体实施例中的核磁共振传感器的局部工作原理图。

在一种具体实施例方案中，本发明提供了一种用于检测复合绝缘子伞群的核磁共振传感器，包括：壳体1、磁体11和射频线圈，其中，壳体1包括可拆卸拼接固定的第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体拼接后形成用于包围绝缘子的伞裙片2的磁体腔9，壳体1的上下两侧均设有用于绝缘子的芯棒7贯穿的通孔；磁体11容纳于磁体腔9内部，磁体11具体包括位于伞裙片2上表面的上磁体13和位于伞裙片2下表面的下磁体14，上磁体13与下磁体14相对的一侧极性相反；射频线圈位于上磁体13和下磁体14之间，包括环绕芯棒7外周的内线圈12和环绕内线圈12并且与内线圈12之间预留射频区域的外线圈10，壳体1外部设有与射频线圈连接的射频接头4。

本方案提供的核磁共振传感器利用氢原子的核磁共振谱来分析复合绝缘子伞群材料的特性，复合绝缘子伞群的主要材料是聚二甲基硅氧烷，对于新的绝缘子，其分子结构基本是确定的，可以得到特定的氢原子核磁共振谱(相同的氢原子状态对应一种谱，这里相同的状态是指相同的化学结构及含量)。当绝缘子发生老化后，化学分子的化学键会发生断裂，由于每个断链之间所处的环境等原因会发生不同类型的重组，形成新的化学分子，这时原有的氢原子状态便发生了变化，对应的核磁共振谱也就会发生变化，该核磁共振传感器的基本原理就是通过测量这种变化来反映复合绝缘子的老化状态。

需要说明的是，壳体1用于包围住整个被检测的伞群片2，壳体1还用于容纳固定磁体11和射频线圈，为整个核磁共振传感器提供用于实施检测的中空的磁体腔9。壳体1可以设计成为多种结构形状，例如圆形盒状、方形盒状、柱状、椭球状或球状等，优选地，为了适应包围伞裙片2以及简化结构，本方案中的壳体1在拼接后为圆形盒体结构，磁体腔9为圆形空腔。

为了便于实现壳体1可拆卸安装于伞群，本发明通过拼接的方式来设计壳体1，具体的，本方案可以通过多种拼接结构来实现壳体1的可拆卸安装，例如沿圆形壳体的径向划分成两个、三个或更多个开口式壳体，若干个开口式的壳体拼接到一起后形成中间带通孔的壳体1，通孔与芯棒7配合，若干开口式的壳体再通过固定装置拼接固定成一体；或者将壳体1设计成可旋转开合式或推拉开合式的拼接结构，在安装时打开壳体1使伞群片2放置于壳体1的磁体腔9中，然后闭合壳体1，再固定即可。优选地，本方案采用了上述沿圆形壳体径向划分的方式来设计壳体1的结构，即第一壳体和第二壳体均为开口式壳体结构，第一壳体和第二壳体分别可以设计为一个单独的开口式壳体结构，也可以均设计为两个或两个以上的开口式壳体拼接后的结构，更加优选地，本方案中的第一壳体和第二壳体沿圆形盒体的直径方向对称布置，如图2所示，即第一壳体和第二壳体均为半圆形开口式壳体，第一壳体和第二壳体的圆心位置设有缺口，当第一壳体和第二壳体闭合拼接到一起之后，该缺口形成用于卡接配合芯棒7的通孔。需要说明的是，当壳体1闭合之后，以伞群片2的中心横截面为基准，可以将壳体1划分为上部壳体和下部壳体，上部壳体覆盖伞群片2的上表面，下部壳体覆盖伞群片2的下表面，壳体1的四周则包围伞群片2的边缘。

需要说明的是，上述可拆卸拼接固定的壳体1可以通过多种方式实现固定连接，例如通过卡扣、螺栓等紧固件连接，或者通过插接、挂钩等固定结构来连接，优选地，本方案中的第一壳体和第二壳体通过紧固件可拆卸地拼接固定在一起。如图1至图3所示，本方案中的紧固件优选螺栓5，螺栓5设置于第一壳体和第二壳体外侧相接处，通过螺栓连接可以便于整个传感器结构的安装及固定。另外，本方案还可以在螺栓5的位置设计有转轴和弹性夹，从而可以实现第一壳体和第二壳体的旋转开合及夹紧固定。

为了便于壳体1与复合绝缘子之间进行固定，优选地，本方案中在壳体1上下两侧的通孔处均连接有用于与芯棒7卡紧固定的卡环，如图1和图3所示，壳体1上部的通孔连接有上端卡环3，壳体1下部的通孔连接有下端卡环8，卡环与芯棒7卡紧配合固定，从而可以固定壳体1与伞群片2的相对位置，保证检测过程顺利进行。需要说明的是，与壳体1类似，本方案中的卡环也为拼接式结构，从而便于安装固定。

如图1和图4所示，优选地，射频线圈固定于上磁体13的下方，为了便于射频接头与射频线圈的连接，射频接头4设置于上端卡环3上。当然，本发明还可以将射频线圈固定于下磁体14的上方，并将射频接头4设置于下端卡环8上，还可以将射频接头4设置于壳体1的其他位置处，本方案不再赘述。

需要说明的是，本方案中的磁体11和射频线圈用于生成检测伞群的检测磁场，为了避免外部电磁场影响该传感器的检测磁场，优选地，本方案中的壳体1采用了金属材料(如铝、铜等)制作，金属壳体可以屏蔽外部电磁场，从而保证该传感器顺利检测，提高检测精度。进一步优选地，本方案中的壳体1为铝质壳体，采用铝质壳体可以进一步减轻传感器整体重量，便于携带，节约成本。

优选地，壳体1设置有围绕磁体腔9周向的铁轭6，如图1、图3和图4所示，铁轭6材料为铁，位于上磁体13和下磁体14之间，可以引导磁场走向，从而约束磁场，改善目标区域15内磁场分布，增强目标区域15内主磁场的强度和均匀度。

需要说明的是，磁体11用于提供垂直于伞裙片2横截面的均匀主磁场，本方案中的磁体11可以有多种实现形式，例如采用永磁体或采用电磁铁来生产主磁场，优选地，本具体实施例方案中的磁体11为永磁体。

为了便于布置磁体11，优选地，本方案中的磁体11包括四个弧形磁体片，第一壳体和第二壳体内均安装有两个分别位于伞裙片2上下两侧的磁体片，具体的，上磁体13和下磁体14均包括沿伞裙片2的直径方向对称布置的两个磁体片，每个磁体片的横截面外轮廓为半圆环形，即每两个磁体片可组合成一个圆环形的磁体片，上磁体13与下磁体14平行布置。当然，上述结构仅仅是本发明中的一种优选实施方式，上磁体13的两个磁体片以及下磁体14的两个磁体片也可以设计为不对称结构。请参照图4，图4示出了壳体1左半部分中上磁体13和下磁体14的布置情况，可见，上磁体13的N极与下磁体14的S极相对布置，在目标区域15内形成垂直于伞裙片2的横截面的均匀主磁场，图4中从上磁体13至下磁体14的多个平行箭头线代表该主磁场的磁感应线。当然，也可以将上磁体13的S极与下磁体14的N极相对布置。

射频线圈用于生成与主磁场正交的射频磁场，从而形成检测磁场。优选地，本方案中的射频线圈包括两对半环形的线圈结构，如图2所示，具体结构如下：内线圈12包括沿芯棒7的直径方向对称布置的半圆环形的第一内线圈和第二内线圈，外线圈10包括沿芯棒7的直径方向对称布置的半圆环形的第一外线圈和第二外线圈，即内线圈12和外线圈10均为圆环形线圈，图2中仅示出了一个半圆环形的内线圈12和一个半圆环形的外线圈10。当然，上述射频线圈结构方式仅仅是本发明中的一种优选实施方式，本发明中的射频线圈还可以设计成为方环形线圈或其他环形线圈，第一内线圈和第二内线圈可以设计为不对称结构，第一外线圈和第二外线圈也可以设计成为不对称结构。请参照图4，内线圈12与外线圈10可在两者之间的射频区域内生成平行于伞裙片2横截面方向的射频磁场，图4中内线圈12与外线圈10之间的弯折连线代表该射频磁场的磁感应线，可见，在目标区域15内该射频磁场与主磁场正交，从而形成用于检测伞群片2的检测磁场。需要说明的是，上述目标区域15就是上文所述的射频区域，当该传感器安装到复合绝缘子伞群上之后，伞群片2就位于该目标区域15。

为了提高检测精度，尽可能地反映被检测伞群片2的整体老化状态，优选地，本方案中将射频区域覆盖伞裙片2的表面，如此设置，伞裙片2就可以全部位于射频区域内，从而可以实现对伞裙片2整体的检测。

本发明提供的核磁共振传感器的工作过程如下：

检测前，将壳体1拆开并将磁体11和射频线圈安装到壳体1内部，然后将壳体1拼接固定并通过卡环夹持到复合绝缘子伞群上，从而将磁体11、射频线圈以及伞群片2均包裹在磁体腔9内部；检测时，利用测量系统通过射频接头4传输射频激励到射频线圈中，激励绝缘子样品；测量核磁共振回波信号，并进行后续的数据处理等，最终得到能够评估绝缘子老化状态的参数(横向弛豫时间T2)。

综上所述，本发明提供了一种新型的便携式核磁共振传感器，该传感器是双开圆弧结构，该结构可以将整片待检测绝缘子伞裙片包围，可以有效屏蔽外界电磁干扰，提高检测的信噪比。与现有技术相比较，本发明提供的核磁共振传感器利用可拆卸的壳体结构使检测过程更加简便，从而可方便有效地检测伞群的老化状态。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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 (10)

1.一种用于检测复合绝缘子伞裙的核磁共振传感器，其特征在于，包括：

壳体(1)，包括可拆卸拼接固定的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体拼接后形成用于包围绝缘子的伞裙片(2)的磁体腔(9)，所述壳体(1)的上下两侧均设有用于绝缘子的芯棒(7)贯穿的通孔；

容纳于所述磁体腔(9)内部的磁体(11)，包括位于所述伞裙片(2)上表面的上磁体(13)和位于所述伞裙片(2)下表面的下磁体(14)，所述上磁体(13)与所述下磁体(14)相对的一侧极性相反；

位于所述上磁体(13)和所述下磁体(14)之间的射频线圈，包括环绕所述芯棒(7)外周的内线圈(12)和环绕所述内线圈(12)并且与所述内线圈(12)之间预留射频区域的外线圈(10)，所述壳体(1)外部设有与所述射频线圈连接的射频接头(4)。

2.根据权利要求1所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述壳体(1)设置有围绕所述磁体腔(9)周向的铁轭(6)。

3.根据权利要求1所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述壳体(1)上下两侧的通孔均连接有用于与所述芯棒(7)卡紧固定的卡环。

4.根据权利要求1所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述壳体(1)为圆形盒体结构，所述磁体腔(9)为圆形空腔，所述第一壳体和所述第二壳体沿所述圆形盒体的直径方向对称布置。

5.根据权利要求4所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体通过紧固件可拆卸地拼接固定在一起。

6.根据权利要求1所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述壳体(1)为铝质壳体。

7.根据权利要求1所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述磁体(11)为永磁体。

8.根据权利要求7所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述上磁体(13)和所述下磁体(14)均包括沿所述伞群片(2)的直径方向对称布置的两个磁体片，所述磁体片的横截面外轮廓为半圆环形，所述上磁体(13)与所述下磁体(14)平行布置。

9.根据权利要求1所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述内线圈(12)包括沿所述芯棒(7)的直径方向对称布置的半圆环形的第一内线圈和第二内线圈，所述外线圈(10)包括沿所述芯棒(7)的直径方向对称布置的半圆环形的第一外线圈和第二外线圈。

10.根据权利要求9所述的核磁共振传感器，其特征在于，所述射频区域覆盖所述伞裙片(2)的表面。