CN111141834A - 一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头 - Google Patents

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南钰
郑罡
王嘉伟
张迎春
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Abstract

一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，包括超声波发生器、探头阵列座、传波体、透波膜、透波膜固定头；所述超声波发生器固定设置在探头阵列座的台阶孔中；传波体固定连接在探头阵列座下端面，传波体中设置有矩形腔，矩形腔下部为圆形腔，矩形腔与圆形腔之间为变截面腔体过渡连接；阵列设置的超声波发生器以相控阵方式进行驱动，实现波束聚焦，其近场焦点位于传波体下部圆形腔入口处；聚焦后的超声波有较高的能量密度，经传波体下部圆形腔导出，穿透盆式绝缘子，提高了用小功率超声波对盆式绝缘子检测的灵敏度。

Description

一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头
技术领域
本发明涉及组合电器盆式绝缘子检测技术领域，具体涉及一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头。
背景技术
盆式绝缘子属于环氧绝缘材料，由环氧树脂和骨粉机械混合搅拌，在金属模具内真空浇铸成型；经过二次固化，骨料颗粒在网状环氧树脂中形成“岛状”结构；由于配料、混合、固化温度和固化工艺的影响，骨料和环氧树脂聚集程度存在差异，因而形成了工件不同部位的密度差异；当盆式绝缘子的环氧树脂密度均匀性较差时，局部内应力过大会造成盆式绝缘子在使用中开裂形成气体间隙，气体间隙被高压击穿释放大量热能，造成盆式绝缘子烧毁，导致整个线路发生停电事故，影响电网安全稳定运行。
为提高盆式绝缘子质量，制造厂家目前普遍采用X射线检测手段对盆式绝缘子进行100%射线检测，但由于镶嵌件的影响，对微小缺陷的检出灵敏度低，因此亟需开展超声无损检测技术研究，提升缺陷检测灵敏度；但环氧类材料具有“声陷阱”微观结构，因此普通超声波发生器在盆式绝缘子中衰减严重，检测效果较差，因此需要提高超声波的发射功率；目前关于盆式绝缘子超声波检测技术的研究，主要集中在大功率超声波传感器特性研究上，但对于如何改善小功率超声波对盆式绝缘子的检测灵敏度，目前尚无相关研究报道。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，包括超声波发生器、探头阵列座、传波体、透波膜、透波膜固定头；所述超声波发生器固定设置在探头阵列座上；传波体固定连接在探头阵列座下端面，传波体中设置有矩形腔，矩形腔下部为圆形腔，矩形腔与圆形腔之间为变截面腔过渡连接；阵列设置的超声波发生器以相控阵方式进行驱动，实现波束聚焦，其近场焦点位于传波体下部圆形腔入口处；聚焦后的超声波有较高的能量密度，经传波体下部圆形腔导出，穿透盆式绝缘子，提高了用小功率超声波对盆式绝缘子检测的灵敏度。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，包括超声波发生器、探头阵列座、传波体、透波膜、透波膜固定头；所述超声波发生器为台阶轴状；所述探头阵列座为矩形板状，其上端面设置有线性阵列台阶孔，台阶孔的上部孔中设置有内螺纹；所述超声波发生器固定设置在探头阵列座的台阶孔中；所述传波体上部为矩形块状，下部为短圆柱状，上部的矩形块与下部的短圆柱自然过渡连接，传波体内部为空腔；所述传波体固定连接在探头阵列座下端面，超声波发生器的出波端设置在探头阵列座的空腔中；所述透波膜设置在传波体的最下端，用于使传波体内的空腔成为封闭空腔，透波膜通过透波膜固定头与传波体连接。
进一步的，所述传波体的内部空腔，其上部为矩形腔，其下部为圆形腔，矩形腔与圆形腔之间为变截面腔过渡连接，将传波体的矩形腔变换为圆形腔，其目的是减小超声波探头出波端的体积，解决因设置多个超声波发生器导致的超声波探头体积过大时，超声波探头出波端在进行穿透式检测时无法与盆式绝缘子正常接触使用的问题。
进一步的，所述阵列设置的超声波发生器以相控阵方式进行驱动，实现波束聚焦，通过多个超声波发生器聚焦的方式，提高超声波探头出射的能量密度；所述多个超声波发生器经聚焦后的近场焦点位于传波体下部圆形腔入口处，防止近场焦点位于传波体外时，导致过多的超声波能量损失，同时保证聚焦后的超声波能量经传波体下部圆形腔导出。
进一步的，所述传波体的内部空腔中充填有超声波耦合剂，防止超声波发生器产生的超声波在超声波探头内发生反射而导致能量损失；所述超声波耦合剂为膏体状，可减少超声波耦合剂的泄漏几率。
进一步的，所述超声波发生器通过探头固定环固定设置在探头阵列座的台阶孔中；所述探头固定环为圆环状，其一侧端面设置有内挡环，其外圆面上设置有螺纹，探头固定环通过螺纹与探头阵列座固定连接；探头固定环设置内挡环侧的端面还对称设置有若干盲孔，便于使用工具锁紧探头固定环。
进一步的，所述透波膜固定头为圆环状，其底部设置有内挡环；内挡环的内侧壁设置有微孔，透波膜固定头外圆周面上设置有加注口，加注口与微孔设置有通孔连接；通过加注口可向透波膜固定头的内挡环孔内加注超声波耦合剂；在测试时，保证超声波探头与盆式绝缘子之间保持有超声波耦合剂，减少超声波探头与盆式绝缘子之间的超声波反射。
进一步的，所述探头阵列座为圆形板状，其上端面设置有面状阵列台阶孔；所述超声波发生器固定设置在探头阵列座的面状阵列台阶孔中；采用面状阵列的超声波发生器设置，可进一步提高超声波探头出射的超声波能量密度。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明公开的一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，包括超声波发生器、探头阵列座、传波体、透波膜、透波膜固定头；所述超声波发生器固定设置在探头阵列座的台阶孔中；传波体固定连接在探头阵列座下端面，其中设置有矩形腔，矩形腔下部为圆形腔，矩形腔与圆形腔之间为变截面腔过渡连接；阵列设置的超声波发生器以相控阵方式进行驱动，实现波束聚焦，其近场焦点位于传波体下部圆形腔入口处；聚焦后的超声波有较高的能量密度，经传波体下部圆形腔导出，穿透盆式绝缘子，提高了用小功率超声波对盆式绝缘子检测的灵敏度。
附图说明
图1为组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头外观示意图；
图2为组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头剖视图；
图3为局部A放大示意图；
图4为局部B放大示意图。
图中：1、超声波发生器；2、探头阵列座；3、传波体； 4、透波膜；5、透波膜固定头；6、探头固定环；7、超声波耦合剂
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，包括超声波发生器1、探头阵列座2、传波体3、透波膜4、透波膜固定头5；所述超声波发生器1为台阶轴状；所述探头阵列座2为矩形块状，其上端面设置有线性阵列台阶孔，上部孔设置有内螺纹；所述超声波发生器1通过探头固定环6固定设置在探头阵列座2的台阶孔中，探头固定环6一侧端面还对称设置有若干盲孔；所述传波体3上部为矩形块状，下部为短圆柱状，上部的矩形块与下部的短圆柱自然过渡连接；传波体3内部为空腔，其上部为矩形腔，其下部为圆形腔，矩形腔与圆形腔之间为变截面腔过渡连接，传波体3的内部空腔中完全充填有膏体状的超声波耦合剂7；传波体3固定连接在探头阵列座2下端面，超声波发生器1的出波端设置在探头阵列座2的空腔中；所述透波膜4设置在传波体3的最下端，通过透波膜固定头5与传波体3连接；所述透波膜固定头5为圆环状，其底部设置有内挡环；内挡环的内侧壁设置有微孔，透波膜固定头5外圆周面上设置有加注口，加注口与微孔设置有通孔连接；
所述阵列设置的超声波发生器1以相控阵方式进行驱动，实现波束聚焦；其近场焦点位于传波体3下部圆形腔入口处。
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，其特征是：包括超声波发生器（1）、探头阵列座（2）、传波体（3）、透波膜（4）、透波膜固定头（5）；所述探头阵列座（2）为矩形块状，其上端面设置有线性阵列台阶孔，台阶孔的上部孔设置有内螺纹；所述超声波发生器（1）固定设置在探头阵列座（2）的台阶孔中；所述传波体（3）上部为矩形块状，下部为短圆柱状，上部的矩形块与下部的短圆柱自然过渡连接，传波体（3）内部为空腔；所述传波体（3）固定连接在探头阵列座（2）下端面，超声波发生器（1）的出波端设置在探头阵列座（2）的空腔中；所述透波膜（4）设置在传波体（3）的最下端，通过透波膜固定头（5）与传波体（3）固定连接。
2.根据权利要求1所述组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，其特征是：所述传波体（3）的内部空腔，其上部为矩形腔，其下部为圆形腔，矩形腔与圆形腔之间为变截面腔过渡连接。
3.根据权利要求1所述组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，其特征是：所述阵列设置的超声波发生器（1）以相控阵方式进行驱动，实现波束聚焦；其近场焦点位于传波体（3）下部圆形腔入口处。
4.根据权利要求2所述组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，其特征是：所述传波体（3）的内部空腔中充填有超声波耦合剂（7）；所述超声波耦合剂（7）为膏体状。
5.根据权利要求1所述组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，其特征是：所述超声波发生器（1）通过探头固定环（6）固定设置在探头阵列座（2）的台阶孔中；所述探头固定环（6）为圆环状，其一侧端面设置有内挡环，其外圆面上设置有螺纹，探头固定环（6）通过螺纹与探头阵列座（2）固定连接；探头固定环（6）设置内挡环侧的端面还对称设置有若干盲孔。
6.根据权利要求1所述组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，其特征是：所述透波膜固定头（5）为圆环状，其底部设置有内挡环；内挡环的内侧壁上设置有微孔，透波膜固定头（5）外圆周面上设置有加注口，加注口与微孔设置有通孔连接。
7.根据权利要求1所述组合电器盆式绝缘子穿透式超声波探头，其特征是：所述探头阵列座（2）为圆形板状，其上端面设置有面状阵列台阶孔；所述超声波发生器（1）固定设置在探头阵列座（2）的面状阵列台阶孔中。
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