CN107884736B - 一种非接触式局部放电超声传感器校验系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非接触式局部放电超声传感器校验系统及测试方法，校验系统包括信号发生器、第一双轴位移平台、声源、十字激光器、待测传感器、参考传感器和数据采集单元；信号发生器的信号输出端与声源的信号输入端相连接；声源和十字激光器固定设置在第一双轴位移平台上；待测传感器和参考传感器的信号输出端分别与数据采集单元的信号输入端相连接，待测传感器和参考传感器的接收面相对声源的出声口布置，待测传感器和参考传感器的接收面与声源的出声口之间的距离均大于17cm。本发明的非接触式局部放电超声传感器校验系统可准直定位。本发明的测试方法用于校验系统的测试，可提高校验的精确度。
Description
技术领域
本发明属于非接触式局部放电测试技术领域，特别涉及一种非接触式局部放电超声传感器校验系统及测试方法。
背景技术
非接触式局部放电超声传感是一种常用故障检测手段，其广泛应用于开关柜等电力设备故障检测中。准确的校验非接触式局部放电超声传感系统是获取准确、合理检测数据的基础，非接触式局部放电超声传感系统校验时，传感系统的位置对检测结果有较大的影响。目前，缺乏可准直定位的校验系统和测试方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，以解决上述存在的技术问题。本发明的非接触式局部放电超声传感器校验系统可准直定位。
本发明的目的还在于提供一种非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，用于非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，包括信号发生器、第一双轴位移平台、声源、十字激光器、参考传感器和数据采集单元；信号发生器的信号输出端与声源的信号输入端相连接；声源和十字激光器固定设置在第一双轴位移平台上；待测传感器和参考传感器的信号输出端分别与数据采集单元的信号输入端相连接，待测传感器和参考传感器的接收面相对声源的出声口布置，待测传感器和参考传感器的接收面与声源的出声口之间的距离均大于17cm。
进一步地，还包括：第二双轴位移平台和第三双轴位移平台；待测传感器固定设置在第二双轴位移平台上，参考传感器固定设置在第三双轴位移平台上。
进一步地，声源和十字激光器通过磁力吸盘固定在第一双轴位移平台上；待测传感器通过磁力吸盘固定在第二双轴位移平台上，参考传感器通过磁力吸盘固定在第三双轴位移平台上。
进一步地，还包括：面包板；第一双轴位移平台、第二双轴位移平台和第三双轴位移平台均设置在面包板上。
进一步地，待测传感器和参考传感器的接收面与声源的出声口之间的距离均为20cm。
进一步地，信号发生器的信号输出端通过同轴电缆与声源的信号输入端相连接；待测传感器和参考传感器的信号输出端各通过一根同轴电缆与数据采集单元的信号输入端相连接。
一种非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，包括以下步骤：
步骤1：打开十字激光器，调节第一双轴位移平台的高度至其高度行程的中间位置；
步骤2：观测十字激光器输出的十字靶与待测传感器和参考传感器的接收端的相对位置，调节第一双轴位移平台的水平位置直至十字靶的纵线位于待测传感器和参考传感器之间；
步骤3：调节待测传感器和参考传感器关于十字靶的中心对称；
步骤4：调节声源的出声口至原十字激光器的发射口的位置；
步骤5：打开信号发生器和数据采集单元，调节信号发生器的输出电压和频率，观测待测传感器和参考传感器在数据采集单元上显示的信号幅值，计算获得待测传感器的响应度。
进一步地，步骤3具体包括：
步骤3.1，调节待测传感器的接收面中心高度与十字靶横线重叠，调节参考传感器的接收面中心高度与十字靶横线重叠；
步骤3.2，观测十字激光器输出的在待测传感器和参考传感器位置处的十字靶的纵线位置，调节待测传感器的接收面中心与十字靶中心相差1厘米，调节参考传感器的接收面中心与十字靶中心相差1厘米，待测传感器和参考传感器位于十字靶中心的两侧。
进一步地，步骤4具体为，测量声源与十字激光器的水平距离和垂直距离，根据测量的水平和垂直距离调节第一双轴位移平台的水平位置和垂直位置，使声源的出声口位于原十字激光器的位置。
进一步地，在步骤5中：
信号发生器的频率调节范围为20kHz～80kHz；
待测传感器所测到的信号幅值与参考传感器所测到的信号幅值的比值等于待测传感器的响应度与参考传感器的响应度的比值，根据比例关系计算获得待测传感器的响应度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
本发明的非接触式局部放电超声传感器校验系统可准直定位，信号发生器可将信号传送给声源，声源发声分别输送给待测传感器和参考传感器，待测传感器和参考传感器将接收到的信号传递给数据采集单元，数据采集单元将接收到的数据处理后输出。声源和十字激光器同时固定在第一双轴位移平台上，可保证声源的出声口准确的到达原十字激光器的发射口，提高校验的精确度。待测传感器和参考传感器的接收面与声源的出声口之间的距离均大于17cm，可保证校验非接触式局部放电超声传感器时待测传感器和参考传感器位于声场的远场，即入射声波为近似平面波。待测传感器和参考传感器所处的位置相对声源发出的声波是对称的，使待测传感器和参考传感器的接收面相对于十字靶左右对称，可保证非接触式局部放电超声传感系统校验过程中待测传感器和参考传感器处在平面对称声场中，可提高校验结果的准确性。
进一步的，通过设置第二双轴位移平台和第三双轴位移平台，可进一步提高待测传感器和参考传感器的调节精度。通过精确地定位待测传感器与参考传感器，保证两者结果的一致性，可进一步提高非接触式局部放电超声传感器校验的准确性。
进一步的，磁力吸盘吸力大，操作简便且节能环保。
进一步的，通过设置面包板，便于位移平台的固定和拆卸，避免焊接，操作便捷。
进一步的，同轴电缆抗干扰能力强，节约成本，铺设方便，可保证信号传输的准确性，适用于短距离信号传输。
本发明的非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，可用于本发明的非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试和操作，可提高校验精确度。
附图说明
图1是本发明的非接触式局部放电超声传感器校验系统的整体结构示意图。
在图1中，信号发生器1，第一双轴位移平台2，声源3，十字激光器4，第二双轴位移平台5，第三双轴位移平台6，待测传感器7，参考传感器8，数据采集单元9，面包板10，第一同轴电缆11，第二同轴电缆12，第三同轴电缆13。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，其包括信号发生器1，第一双轴位移平台2，声源3，十字激光器4，第二双轴位移平台5，第三双轴位移平台6，待测传感器7，参考传感器8，数据采集单元9和面包板10。其中，声源3与十字激光器4通过磁力吸盘固定在第一双轴位移平台2的上端面，待测传感器7通过磁力吸盘固定在第二双轴位移平台5上，参考传感器8通过磁力吸盘固定在第三双轴位移平台6上。待测传感器7和参考传感器8的信号接收端对称布置于十字激光器4的两侧，待测传感器7和参考传感器8的信号接收端与声源3的出声口之间的距离均大于17cm。第一双轴位移平台2固定在面包板10上的一侧，第二双轴位移平台5和第三双轴位移平台6固定在面包板10的另一侧，第一双轴位移平台2距第二双轴位移平台5和第三双轴位移平台6均为20厘米，由于电力GIS传感器校验最大声波波长在空气中为1.7厘米，此距离可满足十倍波长的远场条件，以保证传感器接收到的为近似平面波。信号发生器1与声源3通过第一同轴电缆11相连接，待测传感器7通过第二同轴电缆12与数据采集单元9相连接，参考传感器8通过第三同轴电缆13与数据采集单元9相连。数据采集单元9上设置有屏幕等数据输出装置，数据采集单元9将采集到的数据通过图像等数据形式输出。
一种非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，包括以下步骤：
步骤1：打开十字激光器4，调节第一双轴位移平台2的高度至其高度行程中间位置；
步骤2：观测十字激光器4输出的十字靶在待测传感器7和参考传感器8位置处的位置，调节第一双轴位移平台2的水平位置直至十字靶的垂直于面包板10的纵线位于待测传感器7和参考传感器8之间；
步骤3，调节待测传感器7和参考传感器8直至其关于十字靶的中心对称；
步骤3.1，调节第二双轴位移平台5的高度直至待测传感器7的接收面中心高度与十字靶垂直于纵向的横线重叠，调节第三双轴位移平台6的高度直至参考传感器8的接收面中心高度与十字靶横线重叠；
步骤3.2，观测十字激光器4输出的十字靶在待测传感器7和参考传感器8位置处的纵线位置，调节第二双轴位移平台5的水平位置直至待测传感器7的接收面中心与十字靶中心相差1厘米，调节第三双轴位移平台6的水平位置直至参考传感器的接收面中心与十字靶中心相差1厘米，此时待测传感器7和参考传感器8的位置相距2厘米，与声源3的距离为20厘米，满足旁轴近似条件以保证校验准确性。
步骤4：测量声源3与十字激光器4的水平距离和垂直距离，根据此距离调节第一双轴位移平台2的水平位置和垂直位置使声源3的出声口位于原十字激光器4的位置。
步骤5：打开信号发生器1和数据采集单元9，分别调节信号发生器1的输出电压和频率，其中频率调节范围为20kHz～80kHz，观测待测传感器7和参考传感器8在数据采集单元9上显示的信号幅值，待测传感器7所测到的信号幅值与参考传感器8所测到的信号幅值的比值等于待测传感器7的响应度与参考传感器8的响应度的比值，根据此关系计算出待测传感器7的响应度。
Claims (10)
1.一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，其特征在于，包括信号发生器(1)、第一双轴位移平台(2)、声源(3)、十字激光器(4)、参考传感器(8)和数据采集单元(9)；
信号发生器(1)的信号输出端与声源(3)的信号输入端相连接；
声源(3)和十字激光器(4)固定设置在第一双轴位移平台(2)上；
待测传感器(7)和参考传感器(8)的信号输出端分别与数据采集单元(9)的信号输入端相连接，待测传感器(7)和参考传感器(8)的接收面相对声源(3)的出声口布置，待测传感器(7)和参考传感器(8)的接收面与声源(3)的出声口之间的距离均大于17cm。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，其特征在于，还包括：第二双轴位移平台(5)和第三双轴位移平台(6)；
待测传感器(7)固定设置在第二双轴位移平台(5)上，参考传感器(8)固定设置在第三双轴位移平台(6)上。
3.根据权利要求2所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，其特征在于，声源(3)和十字激光器(4)通过磁力吸盘固定在第一双轴位移平台(2)上；待测传感器(7)通过磁力吸盘固定在第二双轴位移平台(5)上，参考传感器(8)通过磁力吸盘固定在第三双轴位移平台(6)上。
4.根据权利要求2所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，其特征在于，还包括：面包板(10)；第一双轴位移平台(2)、第二双轴位移平台(5)和第三双轴位移平台(6)均设置在面包板(10)上。
5.根据权利要求1所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，其特征在于，待测传感器(7)和参考传感器(8)的接收面与声源(3)的出声口之间的距离均为20cm。
6.根据权利要求1所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统，其特征在于，信号发生器(1)的信号输出端通过同轴电缆与声源(3)的信号输入端相连接；待测传感器(7)和参考传感器(8)的信号输出端各通过一根同轴电缆与数据采集单元(9)的信号输入端相连接。
7.权利要求1至6中任一项所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：打开十字激光器(4)，调节第一双轴位移平台(2)的高度至其高度行程的中间位置；
步骤2：观测十字激光器(4)输出的十字靶与待测传感器(7)和参考传感器(8)的接收端的相对位置，调节第一双轴位移平台(2)的水平位置直至十字靶的纵线位于待测传感器(7)和参考传感器(8)之间；
步骤3：调节待测传感器(7)和参考传感器(8)关于十字靶的中心对称；
步骤4：调节声源(3)的出声口至原十字激光器(4)的发射口的位置；
步骤5：打开信号发生器(1)和数据采集单元(9)，调节信号发生器(1)的输出电压和频率，观测待测传感器(7)和参考传感器(8)在数据采集单元(9)上显示的信号幅值，计算获得待测传感器(7)的响应度。
8.根据权利要求7所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，其特征在于，步骤3具体包括：
步骤3.1，调节待测传感器(7)的接收面中心高度与十字靶横线重叠，调节参考传感器(8)的接收面中心高度与十字靶横线重叠；
步骤3.2，观测十字激光器(4)输出的在待测传感器(7)和参考传感器(8)位置处的十字靶的纵线位置，调节待测传感器(7)的接收面中心与十字靶中心相差1厘米，调节参考传感器(8)的接收面中心与十字靶中心相差1厘米，待测传感器(7)和参考传感器(8)位于十字靶中心的两侧。
9.根据权利要求7所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，其特征在于，步骤4具体为，测量声源(3)与十字激光器(4)的水平距离和垂直距离，根据测量的水平和垂直距离调节第一双轴位移平台(2)的水平位置和垂直位置，使声源(3)的出声口位于原十字激光器(4)的位置。
10.根据权利要求7所述的一种非接触式局部放电超声传感器校验系统的测试方法，其特征在于，在步骤5中：
信号发生器(1)的频率调节范围为20kHz～80kHz；
待测传感器(7)所测到的信号幅值与参考传感器(8)所测到的信号幅值的比值等于待测传感器(7)的响应度与参考传感器(8)的响应度的比值，根据比例关系计算获得待测传感器(7)的响应度。
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