CN110031511A - 缺陷检测装置、缺陷检测系统及缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

一种缺陷检测装置，用于检测复合绝缘子金具压接处的缺陷，所述缺陷检测装置包括一固定装置、一电磁激励源、一红外热像采集仪、一电磁屏蔽罩及一放置台，所述固定装置具有一空腔，所述电磁激励源及红外热像采集仪固定在所述空腔内，所述放置台置于所述空腔内，所述固定装置的外部设置所述电磁屏蔽罩，所述电磁激励源用于发射电磁激励信号于所述复合绝缘子金具压接处，所述红外热像采集仪用于采集所述金具压接处的红外热图信息。本发明还提供一种复合绝缘子金具压接处的缺陷检测系统及缺陷检测方法。

Description

缺陷检测装置、缺陷检测系统及缺陷检测方法

技术领域

本发明属于电力设备无损检测技术领域，尤其涉及一种复合绝缘子金具压接处的缺陷检测装置、缺陷检测系统及缺陷检测方法。

背景技术

复合绝缘子由于其重量轻、运行维护方便、机械强度优、耐污能力强等特点，自20世纪50年代研制成功以来，在我国电力系统中得到了广泛的应用。在实际运行过程中，复合绝缘子处于机械、电气等多重因素的影响，有可能会发生断串等恶劣事故，这种恶劣事故大多数发生在接近或刚好在复合绝缘子端部连接处。

复合绝缘子端部是芯棒、护套与金具的压接处，是电应力、机械应力集中的地方，往往发生断串的复合绝缘子在端部会出现密封不严、护套破损老化等现象。有效检测复合绝缘子端部的压接、密封情况，及时发现压接不合理、密封不严的复合绝缘子，能有效预防一些复合绝缘子断串事故的发生。

目前，国内外对复合绝缘子端部压接界面的检测方法主要有三种。第一种是对复合绝缘子开展机械性能检测分析，这种方法能够有效地检测出端部连接处存在间隙或护套破损老化的复合绝缘子，但该方法采用的是破坏性的试验方法，只能对复合绝缘子进行抽样检测。第二种是陡坡冲击试验，该方法能够检测出绝缘子内部的较大缺陷，但对于较小的缺陷该方法有效性较低。第三种是材料性能的检测分析，通过对复合绝缘子护套的憎水性试验和芯棒的水扩散试验，及时发现材料的老化，其优点是对于材料老化引起的缺陷能够有效地检测出，但无法检测端部接合处的间隙，存在较大局限性。综上所述，现有方法检测效率不高，且对内部较小缺陷的检测存在较大的局限性，也无法很好的反映缺陷位置及大小情况。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种复合绝缘子金具压接处的缺陷检测装置，以解决上述问题。

另外，还有必要提供一种复合绝缘子金具压接处的缺陷检测系统。

另外，还有必要提供一种复合绝缘子金具压接处的缺陷检测方法。

一种缺陷检测装置，用于检测复合绝缘子金具压接处的缺陷，所述缺陷检测装置包括一固定装置、一电磁激励源、一红外热像采集仪、一电磁屏蔽罩及一放置台，所述固定装置具有一空腔，所述电磁激励源及红外热像采集仪固定在所述空腔内，所述放置台置于所述空腔内，所述固定装置的外部设置所述电磁屏蔽罩，所述电磁激励源用于发射电磁激励信号于所述复合绝缘子金具压接处，所述红外热像采集仪用于采集所述金具压接处的红外热图信息。

进一步地，所述红外热像采集仪与放置台的距离可调节。

进一步地，所述固定装置采用非金属材料制成。

进一步地，所述缺陷检测装置还包括一支架，所述支架设置于所述放置台的两端，所述支架呈“V”形、“Y”形或“U”形，所述支架用于支撑复合绝缘子。

进一步地，所述缺陷装置还包括一遮盖物，所述遮盖物设置于所述固定装置的两端，所述遮盖物为不透明的材质组成，所述遮盖物用于将将固定装置的空腔遮挡起来，使所述空腔与外界隔离。

一种缺陷检测系统，所述缺陷检测系统包括所述缺陷检测装置及一计算机系统，所述计算机系统用于对所述缺陷检测装置中的所述红外热像采集仪所生成的热图序列进行处理，并以数据和/或图片的形式显示出来。

进一步地，所述缺陷检测系统在检测复合绝缘子金具压接处的缺陷信息后，若复合绝缘子的缺陷信息不完整，所述计算机系统则自动发出重新检测指示，重复检测步骤以确保检测缺陷的完整信息。

进一步地，所述红外热像采集仪将采集的热图序列传送至所述计算机系统进行处理，所述计算机系统利用傅立叶变换和神经卷积网络分析得到热图振幅序列图和相位序列图。

一种缺陷检测方法，包括以下步骤：

收容一复合绝缘子于所述缺陷检测装置中；

所述电磁激励源发射一电磁激励信号；

所述红外热像采集仪采集红外热图信息并转换成热图序列并传送给一计算机系统，以便所述计算机系统将所述热图序列转换成热图振幅序列图与相位序列图，并将结果呈现出来。

进一步地，在开始检测前，还包括对所述缺陷检测装置进行预热以及对所述红外热像采集仪进行调焦的步骤。

本发明实施例所提供的复合绝缘子的缺陷检测装置，所述检测装置能够发出一定频率的交变电磁波，针对不同材料，可以使用不同频率的电磁波，使所述检测装置具有更强的适应性；所述检测装置的红外热像采集仪所采集得到的热图序列是瞬态温度变化的，经过处理，可获取缺陷信息的几何形状，直观地呈现出来。另外，相比于传统的检测方法，本发明实施例所提供的复合绝缘子的缺陷检测方法，没有对样品造成损伤，由于热量的传递，能够通过红外热像采集仪收集到的热图序列推导出复合绝缘子的内部的微小缺陷信息，从而快速、准确地对复合绝缘子的缺陷进行诊断，能够对缺陷的信息有更加详尽的认识，对于复合绝缘子内部存在的安全隐患进行有效地预防；同时，在整个检测过程中，可以通过调整电磁激励的持续时间、频率和幅值，以及红外热像热像仪的采集时间、频率，以对复合绝缘子进行可控的检测手段，从而获得复合绝缘子内部的缺陷大小以及位置信息，以便对复合绝缘子内部缺陷信息进行正确判断；并还可以根据需求进行多次重复实验，以获取缺陷的完整信息。

附图说明

图1为本发明实施例提供的复合绝缘子金具压接处的缺陷检测装置(无遮盖物)的整体结构示意图。

图2为本发明实施例提供的复合绝缘子的结构示意图。

图3为图1所示的复合绝缘子金具压接处的缺陷检测装置的侧视图。

图4为缺陷检测装置的电磁激励源的示意图。

图5为图1所示的复合绝缘子金具压接处的缺陷检测装置(无遮盖物)的正视图。

图6为本发明实施例提供的复合绝缘子金具压接处的缺陷检测系统的整体结构示意图。

图7为本发明实施例提供的复合绝缘子金具压接处的缺陷检测方法的流程图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。

在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

请参阅图1，本发明实施例提供一种复合绝缘子金具压接处的缺陷检测装置100，所述缺陷检测装置100包括一固定装置10、一电磁激励源20、一红外热像采集仪30、一电磁屏蔽罩40及一放置台50。所述固定装置10具有一空腔12，所述电磁激励源20及红外热像采集仪30固定在所述空腔12内，所述放置台50可移动地置于所述空腔12内，所述固定装置10的外部设置所述电磁屏蔽罩40。

将一复合绝缘子70置于放置台50上，请参阅图2，所述复合绝缘子70具有一芯棒72、金具压接区74及一护套76，所述金具压接区74部分包裹所述芯棒72，所述护套76包裹所述金具压接区74。所述芯棒72的材质为绝缘材料，例如环氧棒；所述金具压接区74的材质为金属；所述护套76的材质为非金属，例如硅橡胶。所述芯棒72与所述金具压接区74的连接处即为复合绝缘子70的金具压接处II。电磁激励源20发出一电磁激励信号，所述复合绝缘子70在涡流效应下发热，热量被传导至金具压接处II，若芯棒72与金具压接区74存在空隙78，如图2所示，图2示意了芯棒72与金具压接区74之间存在空隙78，所述空隙78即为复合绝缘子70金具压接处II的缺陷，所述空隙78影响热量传导过程，使复合绝缘子70的护套76上的热量分布有差别。红外热像采集仪30对所述护套76的温度信息进行采集，并转换成热图序列，从而反应出复合绝缘子70内部的缺陷信息以进行判断。

请继续参阅图1，所述固定装置10采用非金属材料制成，例如塑料；所述固定装置10与所述电磁激励源20及所述红外热像采集仪30连接，所述固定装置10用于固定电磁激励源20及所述红外热像采集仪30；由于所述固定装置10是由非金属材料制成，减少了所述电磁激励源20所发出的磁通量的损失，以确保电磁激励源20的电路能够正常运行。

在本实施例中，所述固定装置10为一具有空腔12的圆柱体，所述空腔12将所述固定装置10的左右两端连通且在固定装置10的左右两端上具有开口16，所述固定装置10具有一内壁14及一中心轴X，所述内壁14围合形成所述空腔12，所述中心轴X平行于所述内壁14。

可以理解地，在其他实施方式中，所述固定装置10可以是其他具有空腔的形状或结构，例如具有空腔的长方体或者正方体。

请参阅图1及图3，所述电磁激励源20固定于所述固定装置10的空腔12内，所述电磁激励源20所发出的交变磁场的频率、电磁激励时间及交变磁场的幅值可以根据具体检测的复合绝缘子70进行设置，以使所述缺陷检测装置100拥有更强的适应性。

进一步地，在不同的实施例中，所述电磁激励源20针对不同的复合绝缘子70可以产生不同频率、相位可调的交变磁场。

请参阅图4，在本实施例中，所述电磁激励源20由线圈22及控制电路(图未示)组成，所述线圈22与控制电路电性连接，所述控制电路利用AC-AC(交流-交流)交变电路模块，对流经所述线圈22的电流频率进行调整，形成规定频率的电磁激励信号。在本实施方式中，所述线圈22缠绕于一或多个固定柱26上，所述固定柱26的一端固定于一固定板24上。

进一步地，所述电磁激励源20还包括采集器(图未示)，所述采集器用于获得所述电磁激励信号的频率和相位，获取的所述频率和相位数据用于供后续缺陷信息检测的数据处理中使用。

在一具体实施例中，所述电磁激励源20固定于固定装置10的内壁14的中间部位，所述电磁激励源20能够随着固定装置10的转动而同步转动。所述电磁激励源20具有三个，所述电磁激励源20围绕着中心轴X等角度的设置在内壁14上，用于全方位地对复合绝缘子70进行测试。

可以理解地，在其他实施例中，所述电磁激励源20的个数至少为一个，优选地，所述电磁激励源20的个数至少为三个，多个所述电磁激励源20围绕着固定装置10的中心轴X分散设置，以便于全方位地辐射到放置台50，从而对复合绝缘子70进行测试。

所述红外热像采集仪30固定于所述固定装置10的空腔12内部，优选地，所述红外热像采集仪30固定于固定装置10的内壁14的中间部位，置于两个所述电磁激励源20之间。所述红外热像采集仪30用于对放入所述缺陷检测装置100中的复合绝缘子70的金具压接处II的红外热图信息进行采集，在本实施方式中，所述红外热像采集仪30能够将所述金具压接处II的红外热图信息转换成可见图像，且能够进行实时采集形成热图序列，并由一计算机系统210对所生成的热图序列利用傅立叶变换(FFT)得到不同频率下的热图振幅序列图与相位序列图，再由神经卷积网络(CNN)对所得热图振幅序列图与相位序列图进行分析，分辨得出热图序列中的缺陷信息。再利用边缘检测方法，对图像边缘的灰度值变化梯度进行判断，获取缺陷信息的几何形状。

进一步地，所述红外热像采集仪30与所述中心轴X之间的距离是可调节的，即可根据具体检测的放置于放置台50上的复合绝缘子70调节所述距离，从而调节所述红外热像采集仪30的采集范围。

所述电磁屏蔽罩40设置于所述固定装置10的外侧，将所述固定装置10围裹起来，所述电磁屏蔽罩40为铁磁性材料。所述电磁屏蔽罩40不仅能用于屏蔽外界的电磁环境，减小外界环境对检测结果的影响，还能够有效防止所述电磁激励源20产生的电磁辐射散发到外界环境。

进一步地，在一种实施方式中，所述电磁屏蔽罩40与所述固定装置10之间可以产生相对运动，即当所述电磁屏蔽罩40固定不动，所述固定装置10可相对所述电磁屏蔽罩40转动。在另一种实施方式中，所述电磁屏蔽罩40与所述固定装置10之间固定，即所述电磁屏蔽罩40与所述固定装置10之间不能产生相对运动。

请再次参阅图3及图5，所述放置台50水平设置于所述固定装置10的空腔12底部，在本实施例中，所述放置台50为一长方体的板体，所述放置台50具有一长度L₁及一宽度W₁，所述放置台50的宽度W₁小于所述空腔12的最大直径W₂，所述放置台50的长度L₁小于或等于所述空腔12的长度L₂，以确保所述放置台50能完全容纳于所述空腔12中。优选的，所述放置台50置于空腔12的中间区域，所述放置台50用于承载复合绝缘子70以待检测。在本实施方式中，所述长度是指沿中心轴X方向延伸的物理量，所述宽度与直径是指在垂直中心轴X方向延伸的物理量。

请再次参阅图3，进一步地，所述放置台50能够相对于所述固定装置10移动，即所述放置台50能够移进或移出所述固定装置10，以便取放复合绝缘子70。当需要放置复合绝缘子70于所述放置台50上或者取出复合绝缘子70时，可将所述放置台50移出所述固定装置10；当需要开始检测复合绝缘子70，可将所述放置台50移进所述固定装置10。

请参阅图5，进一步地，所述放置台50上沿其长度方向的两端各设置一支架52，两个所述支架52之间的距离L₃小于固定装置10的长度L₂，所述支架52用于更好的置放所述复合绝缘子70，以便检测。

优选地，所述支架52呈“V”形、“Y”形或“U”形，所述支架52还能够根据测试要求调整高度以及角度，以便对不同型号的复合绝缘子70均具有较好的适用性。

进一步地，所述缺陷检测装置100还包括一遮盖物60，所述遮盖物60设置于所述固定装置10的两端，所述遮盖物60为不透明的材质组成，所述遮盖物60能够将固定装置10的空腔12遮盖起来，使所述空腔12与外界隔离，以隔绝外界环境对检测结果的影响。在一具体实施例中，所述遮盖物60为一不透明的黑色塑料布。

请参阅图6，本发明实施例还提供一种复合绝缘子的缺陷检测系统200，所述缺陷检测系统200包括所述缺陷检测装置100及一计算机系统210，所述计算机系统210能够对所述缺陷检测装置100中的红外热像采集仪30所生成的热图序列进行处理，并以数据和/图片的形式显示出来。

请参阅图7，本发明实施例还提供一种复合绝缘子的缺陷检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：收容一复合绝缘子70于所述缺陷检测装置100中；

步骤S2：所述电磁激励源20发射一电磁激励信号；

步骤S3：所述红外热像采集仪30采集所述复合绝缘子70的护套76上的红外热图信息并转换成热图序列，并将所述热图序列发送给计算机系统210；

步骤S4：计算机系统210将热图序列转换成热图振幅序列图与相位序列图，并将结果呈现出来。

在步骤S1中，将一复合绝缘子70放置在缺陷检测装置100中的支架52上，并调整缺陷检测装置100中支架52的高度以及角度，以使所述复合绝缘子70的金具压接处II位于较合适的检测位置，之后遮上遮盖物60，以隔绝外界环境对检测试验的影响。

进一步地，所述缺陷检测装置100连接一外接电源，打开所述外接电源，打开红外热像采集仪30，对所述缺陷检测装置100进行预热一段时间，以使所述红外热像采集仪30调整至较为合适的检测状态，待所述缺陷检测装置100预热完成后，取下所述红外热像采集仪30的摄像头保护盖。红外热像采集仪30采集未打开电磁激励源20时的背景信息，同时通过对所述红外热像采集仪30进行调焦，以获得更准确的检测结果。然后设置所述红外热像采集仪30的采集频率及采集时间，并设置所述电磁激励源20的交变电流频率及电磁激励产生时间。

在步骤S2中，打开所述电磁激励源20，所述电磁激励源20产生电磁激励信号，所述电磁激励信号产生交变磁场辐射于所述复合绝缘子70的金具压接处II上。

在步骤S3中，所述红外热像采集仪30对金具压接处II的红外热图信息进行采集。采集结束后，所述红外热像采集仪30将红外热图信息转换成热图序列并传送至计算机系统210进行处理，所述计算机系统210利用傅立叶变换(FFT)、神经卷积网络(CNN)等方法分析得到热图振幅序列图与相位序列图。所述计算机系统210根据所得的热图振幅序列及相位序列图的变化情况，利用神经卷积网络判断金具压接处II是否有缺陷存在。

进一步地，所述计算机系统210还根据边缘检测方法对复合绝缘子70的缺陷的几何形状进行分析，并结合计算机系统210所存储的缺陷数据库导出对应缺陷信息。

进一步地，若复合绝缘子70的缺陷信息不完整，所述计算机系统210则自动发出重新检测指示，检测者重复步骤S3以确保检测缺陷的完整信息。若计算机系统210分析得到复合绝缘子70内部无缺陷或者获得了完整的缺陷信息，则检测结束。关闭红外热像采集仪30及电源，检测完成。

本发明实施例所提供的复合绝缘子70的缺陷检测装置100，所述缺陷检测装置100能够发出一定频率的交变电磁波，针对不同材料，可以使用不同频率的电磁波，使所述检测装置具有更强的适应性；所述检测装置的红外热像采集仪30所采集得到的热图序列是瞬态温度变化的，经过处理，可获取缺陷信息的几何形状，直观地呈现出来。另外，相比于传统的检测方法，本发明实施例所提供的复合绝缘子的缺陷检测方法，没有对样品造成损伤，由于热量的传递，能够通过红外热像采集仪30收集到的热图序列推导出复合绝缘子70金具压接处II的微小缺陷信息，从而快速、准确地对复合绝缘子70金具压接处II的缺陷进行诊断，对缺陷的信息有更加详尽的认识，从而对复合绝缘子70内部存在的安全隐患进行有效地预防；同时，在整个检测过程中，可以通过调整电磁激励的持续时间、频率和幅值，以及红外热像采集仪的采集时间、频率，以对复合绝缘子70进行可控的检测手段，从而获得复合绝缘子70内部的缺陷大小以及位置信息，以便对复合绝缘子70内部缺陷信息进行正确判断；并且还可以根据需求进行多次重复实验，以获取缺陷的完整信息。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种缺陷检测装置，用于检测复合绝缘子金具压接处的缺陷，其特征在于，所述缺陷检测装置包括一固定装置、一电磁激励源、一红外热像采集仪、一电磁屏蔽罩及一放置台，所述固定装置具有一空腔，所述电磁激励源及红外热像采集仪固定在所述空腔内，所述放置台置于所述空腔内，所述固定装置的外部设置所述电磁屏蔽罩，所述电磁激励源用于发射电磁激励信号于所述复合绝缘子金具压接处，所述红外热像采集仪用于采集所述金具压接处的红外热图信息。

2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述红外热像采集仪与放置台的距离可调节。

3.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述固定装置采用非金属材料制成。

4.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷检测装置还包括一支架，所述支架设置于所述放置台的两端，所述支架呈“V”形、“Y”形或“U”形，所述支架用于支撑复合绝缘子。

5.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷装置还包括一遮盖物，所述遮盖物设置于所述固定装置的两端，所述遮盖物为不透明的材质组成，所述遮盖物用于将将固定装置的空腔遮挡起来，使所述空腔与外界隔离。

6.一种缺陷检测系统，其特征在于，所述缺陷检测系统包括权利要求1-5任意一项所述的缺陷检测装置及一计算机系统，所述计算机系统用于对所述缺陷检测装置中的所述红外热像采集仪所生成的热图序列进行处理，并以数据和/或图片的形式显示出来。

7.根据权利要求6所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述缺陷检测系统在检测复合绝缘子金具压接处的缺陷信息后，若复合绝缘子的缺陷信息不完整，所述计算机系统则自动发出重新检测指示，重复检测步骤以确保检测缺陷的完整信息。

8.根据权利要求6所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述红外热像采集仪将采集的热图序列传送至所述计算机系统进行处理，所述计算机系统利用傅立叶变换和神经卷积网络分析得到热图振幅序列图和相位序列图。

9.一种缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

收容一复合绝缘子于权利要求1所述的缺陷检测装置中；

所述电磁激励源发射一电磁激励信号；

所述红外热像采集仪采集红外热图信息并转换成热图序列并传送给一计算机系统，以便所述计算机系统将所述热图序列转换成热图振幅序列图与相位序列图，并将结果呈现出来。

10.根据权利要求9所述的缺陷检测方法，其特征在于，在开始检测前，还包括对所述缺陷检测装置进行预热以及对所述红外热像采集仪进行调焦的步骤。