CN111239067A - 固体绝缘老化光谱测试仪 - Google Patents
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Abstract
本申请提供固体绝缘老化光谱测试仪。该固体绝缘老化光谱测试仪及其检测方法用于检测被测材料的聚合度，该固体绝缘老化光谱测试仪包括光源、光收发系统以及光信号处理单元；光源被配置为产生光信号；光收发系统被配置为将所述光信号导向至该被测材料，以及，接收自所述待测材料表面反射的所述光信号；以及所述光信号处理单元被配置为基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度。这样，能够有效地检测被测材料的聚合度，以判断材料老化程度。
Description
技术领域
本申请涉及检测领域，尤其是涉及一种用于检测材料聚合度（即，老化程度）的固体绝缘老化光谱测试仪及其检测方法。
背景技术
在工业实践中，部件老化会引出诸多问题。例如，在一些机械设备中，常用到密封圈来确保密封性能，但随着时间的推移，密封圈的材料会老化导致密封性能下降甚至密封失效。再如，在一些电气设备中（例如，变压器），在运行过程中内部会发生过载或短路等，绝缘材料就会因高温或电火花作用而分解，膨胀以至气化，使设备内部压力急剧增加，可能引起设备外壳爆炸，大量绝缘油喷出燃烧，油流又会进一步扩大火灾危险。因此，对部件的老化程度进行检测，具有重要意义。
现有的用于检测材料老化程度的方案为化学检测。具体来说，在检测过程中，首先需将待检测部件从设备中脱离下来；然后，将待检测材料溶解后，通过溶液的性质来检测材料的老化程度。
然后这种检测方案，步骤繁琐复杂，并且化学溶液对操作人员有一定的毒性，同时操作人员在实施过程中容易引入误差使得检测结果失真，而且分离和材料溶解都需要较长时间。
因此，需要一种更优化的用于检测材料老化程度的检测设备和检测方法。
发明内容
本申请的一优势在于提供固体绝缘老化光谱测试仪，其中，通过所述固体绝缘老化光谱测试仪能够有效地检测被测材料的聚合度。
本申请的另一优势在于提供固体绝缘老化光谱测试仪，其中，通过所述固体绝缘老化光谱测试仪，操作人员能够无伤且便利地进行材料老化程度检测。
本申请的另一优势在于提供固体绝缘老化光谱测试仪，其中，所述固体绝缘老化光谱测试仪基于出射的光信号与自被测材料反射回来的光信号之间的光强差，检测待测材料的聚合度，即，老化程度。
为了实现上述至少一优势，本申请提供固体绝缘老化光谱测试仪，其包括：包括：光源、光收发系统以及光信号处理单元；
其中，所述光源被配置为产生光信号；
其中，所述光收发系统被配置为将所述光信号导向至该被测材料，以及，接收自所述待测材料表面反射的所述光信号；以及
其中，所述光信号处理单元被配置为基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度。
在根据本申请的固体绝缘老化光谱测试仪中，所述固体绝缘老化光谱测试仪进一步包括光强探测模块，用于检测出射的所述光信号的光强度和接收的所述光信号的光强度。
在根据本申请的固体绝缘老化光谱测试仪中，所述光收发系统包括光发射引导模块和光接收引导模块，其中，所述光发射引导模块为将所述光信号导向至该被测材料，以及，所述光接收引导模块被配置为接收自所述待测材料表面反射的所述光信号。
在根据本申请的固体绝缘老化光谱测试仪中，所述光强检测模块包括第一光强探测器和第二光强探测器，其中，所述第一光强探测器设置于所述光发射引导模块所设定的发射光路上，以用于检测出射的所述光信号的光强度；所述第二光学探测器设置于所述光接收引导模块设定的接收光路上，以用于检测接收的所述光信号的光强度。
在根据本申请的固体绝缘老化光谱测试仪中，所述光源选择VCSEL激光投射器和LED光源中任意一种。
在根据本申请的固体绝缘老化光谱测试仪中，所述光信号处理单元基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度的过程，包括：基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度。
根据本申请又一方面，还提供一种检测方法，其包括：
投射光信号至被测材料；
接收自所述被测材料反射的光信号；
获得出射的所述光信号和接收的所述光信号的光强差；以及
基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度。
在根据本申请的检测方法中，其中，投射光信号至被测材料，包括：投射所述光信号至所述被测材料的第一区域；以及投射所述光信号至所述被测材料的至少一第二区域；其中，接收自所述被测材料反射的光信号，包括：接收自所述被测材料的所述第一区域反射的光信号，以及接收自所述被测材料的所述至少一第二区域反射的光信号；其中，获得出射的所述光信号和接收的所述光信号的光强差，包括：获得对应于所述第一区域的出射的所述光信号和接收的所述光信号的第一光强差；以及，获得对应于所述至少一第二区域的出射的所述光信号和接收的所述光信号的第二光强差；其中，基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度，包括：基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的第一区域的第一聚合度；以及，基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的第二区域的第二聚合度。
在根据本申请的检测方法中，所述方法进一步包括：确定所述第一聚合度和所述第二聚合度的平均值为所述待测材料的聚合度。
在根据本申请的检测方法中，所述方法进一步包括：确定所述第一聚合度和所述第二聚合度中较大者为所述待测材料的聚合度。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本申请的这些和或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1图示了根据本申请实施例的固体绝缘老化光谱测试仪的结构图。
图2图示了根据本申请实施例的固体绝缘老化光谱测试仪的一具体实施示例的示意图
图3图示了根据本申请实施例的固体绝缘老化光谱测试仪的另一具体实施示例的示意图。
图4图示了根据本申请实施例的固体绝缘老化光谱测试仪检测方法的流程图。
图5图示了根据本申请实施例的光学检测方法对不同区域检测的一具体实施例的示意图。
具体实施方式
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由本发明人使用以使得能够清楚和一致地理解本申请。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本申请的目的而提供本申请的各种实施例的以下描述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离发明构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
示例性固体绝缘老化光谱测试仪
图1是本申请提供的较佳实施例的固体绝缘老化光谱测试仪的框图示意图，如图1所示，根据本申请的该较佳实施例的所述固体绝缘老化光谱测试仪，用于检测被测材料的聚合度，包括：光源 10、光收发系统 20以及光信号处理单元 30。
如图1所示，所述光源 10被配置为产生光信号，用于向待测对象发射检测光束，所述光束一般为激光光束，其可以为来自空间内的返回光或反射光，或者，所述光可以为来自激光发射器或激光发射阵列发射的激光。所述检测光束具有特定的光强度；所述光收发系统 20被配置为将所述光信号导向至该被测材料，以及，接收自所述待测材料表面反射的所述光信号；所述光信号处理单元 30被配置为基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度。
进一步地，所述光信号处理单元 30用于处理所述光收发系统 20接收的反射光束并将所述反射光束根据不同的光强度进行处理，得到对应的光强度值，并通过与所述检测光束的光强度对比得出光吸收度值；基于所述光信号处理单元 30获取的光强度值与光吸收度值，与被测对象材料特性变化的标准参照值进行数据拟合，建立对应材料的聚合度关系模型，获得被测对象材料的聚合度值。
进一步地，所述光源 10，可以是激光LED光源或VCSEL光源，其光源可以为来自激光发射器或激光发射阵列发射的激光，在此不受限制。所述激光LED光源或VCSEL光源发出具有特定方向的光束，更具体的，所述光束与被测对象的入射角度为直角，所述光束具有特定光强度，所述光强度可转化为具体范围的光强度值，用以表示所述光束的出射强度值。
如图2-3所示，所述固体绝缘老化光谱测试仪，进一步包括光强探测模块 40，用于检测出射的所述光信号的光强度和接收的所述光信号的光强度。
进一步地，所述固体绝缘老化光谱测试仪，其中所述光收发系统 20包括发射引导模块 21和光接收引导模块 22，其中，所述光发射引导模块 21为将所述光信号导向至该被测材料 50，以及，所述光接收引导模块 22被配置为接收自所述被测材料 50表面反射的所述光信号。
进一步地，本领域普通技术人员可以理解，所述固体绝缘老化光谱测试仪，所述光强探测模块 40包括第一光强探测器 41和第二光强探测器 42，其中，所述第一光强探测器41设置于所述光发射引导模块 21所设定的发射光路上，以用于检测出射的所述光信号的光强度；所述第二光学探测器 42设置于所述光接收引导模块 22设定的接收光路上，以用于检测接收的所述光信号的光强度。
进一步地，所述光固体绝缘老化光谱测试仪，其中，所述光源选择VCSEL激光投射器和LED光源中任意一种。
进一步地，所述固体绝缘老化光谱测试仪，其中，所述光信号处理单元 30基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度的过程，包括：基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度。
进一步地，所述光发射引导模块 21同时发出多束的测设光束，同时对被测材料50的至少一区域进行检测，所述光信号处理单元 30根据所述光收发系统 20接收的不同反射光束强度处理获得不同的光强度值及光吸收度值，通过所述数据拟合曲线对所述不同区域的数据进行分析。
进一步地，所述光信号处理单元 30具有特定材料的光吸收度标准参照值数据，通过所述光收发系统 20接收的反射光束光吸收值及所述具有特定光强度的测试光束的光强度值一起，通过数据拟合，对应获得所述被测材料 50的聚合度，所述聚合度用以确定所述被测材料 50的实际状态。
进一步地，所述被测对象 40可以是变压器相关组件，包括密封材料及绝缘材料，在此不受限制，所述发射引导模块 21发出所述测试光束至所述被测材料 50表面后，所述测试光线与所述材料经过内部结构互相作用，所述测试光线将产生散射、吸收、漫反射等效果，并通过所述光接收引导模块 22将所述反射光束接收，并通过所述光信号处理单元 30对所述反射光束进行处理，通过与所述具有特定光强度的测试光束进行处理获得相应的被测材料的相对光强度及光吸收度。
进一步地，所述发射引导模块 21同时对所述被测材料第一区域及至少一第二区域进行发出多束测试光束，所述测试光线到达所述被测材料表面时将因不同区域的不同薄厚、温度、湿度、磨损等等原因产生不同的散射、吸收、漫反射等效果，并通过所述光接收引导模块 22将所述至少一束测试光束的反射光束接收。
进一步地，所述光信号处理单元基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度的过程，包括：
基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度。
进一步地，通过数据拟合方法模型，将所述被测材料的相对光强度及光吸收度与所述被测材料的聚合度加入所述数据拟合方法模型中，根据该数据拟合模型获得被测材料的不同区域聚合度值，以判断所述被测材料的状态。
示例性光学检测方法
如图4示出了根据本申请较佳实施例的光处理方法的方法流程图。如图4所示，根据本申请该较佳实施例的所述材料聚合度的检测方法步骤，包括：
S210:投射光信号至被测材料；
S220:接收自所述被测材料反射的光信号；
S230:获得出射的所述光信号和接收的所述光信号的光强差；以及
S240;基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度。
如图5所示，进一步地，其中，投射光信号至被测材料 50，包括：
投射所述光信号至所述被测材料 50的第一区域 51；以及
投射所述光信号至所述被测材料 50的至少一第二区域 52。
其中，接收自所述被测材料 50反射的光信号，包括：
接收自所述被测材料 50的所述第一区域 51反射的光信号；以及
接收自所述被测材料 50的所述至少一第二区域 52反射的光信号；
其中，获得出射的所述光信号和接收的所述光信号的光强差，包括：
获得对应于所述第一区域 51的出射的所述光信号和接收的所述光信号的第一光强差；以及
获得对应于所述至少一第二区域 52的出射的所述光信号和接收的所述光信号的第二光强差；
其中，基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度，包括：
基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的第一区域的第一聚合度；以及
基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的第二区域的第二聚合度。
进一步地，确定所述第一聚合度和所述第二聚合度的平均值为所述待测材料的聚合度。
进一步地，确定所述第一聚合度和所述第二聚合度中较大者为所述待测材料的聚合度。
进一步地，确定所述第一聚合度和所述第二聚合度中较小者为所述待测材料的聚合度。
进一步地，确定所述第一聚合度和所述第二聚合度中加权后比重较大者为所述待测材料的聚合度。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (6)
1.固体绝缘老化光谱测试仪，用于检测被测材料的聚合度，其特征在于，包括：光源、光收发系统以及光信号处理单元；
其中，所述光源被配置为产生光信号；
其中，所述光收发系统被配置为将所述光信号导向至该被测材料，以及，接收自所述待测材料表面反射的所述光信号；以及
其中，所述光信号处理单元被配置为基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度。
2.根据权利要求1所述固体绝缘老化光谱测试仪，进一步包括光强探测模块，用于检测出射的所述光信号的光强度和接收的所述光信号的光强度。
3.根据权利要求1或2所述的固体绝缘老化光谱测试仪，所述光收发系统包括光发射引导模块和光接收引导模块，其中，所述光发射引导模块为将所述光信号导向至该被测材料，以及，所述光接收引导模块被配置为接收自所述待测材料表面反射的所述光信号。
4.根据权利要求2所述的固体绝缘老化光谱测试仪，所述光强检测模块包括第一光强探测器和第二光强探测器，其中，所述第一光强探测器设置于所述光发射引导模块所设定的发射光路上，以用于检测出射的所述光信号的光强度；所述第二光学探测器设置于所述光接收引导模块设定的接收光路上，以用于检测接收的所述光信号的光强度。
5.根据权利要求1所述的固体绝缘老化光谱测试仪，其中，所述光源选择VCSEL激光投射器和LED光源中任意一种。
6.根据权利要求1所述的固体绝缘老化光谱测试仪，其中，所述光信号处理单元基于出射的所述光信号和接收的所述光信号之间的光强差，确定该被测材料的聚合度的过程，包括：
基于该被测材料的聚合度与光强差之间的关系模型，确定该被测材料的聚合度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200605 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |