CN111474198A - 基于x光的电缆结晶检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于X光的电缆结晶检测装置，检测装置中，X射线发生器生成预定强度和预定波长的X射线，样品放置台的上表面支撑电缆切片样品，所述样品放置台经由调整与所述X射线发射器的相对位置使得X射线照射样品生成X射线衍射波，射线检测器接收所述X射线衍射波生成X射线衍射信号，连接所述射线检测器的处理单元包括采集X射线衍射信号的信号采集电路、放大电路和信号处理电路，信号处理电路基于X射线衍射信号生成检测结果，控制单元基于检测结果对X射线发生器和样品放置台的相对位置进行反馈调节。

Description

基于X光的电缆结晶检测装置
技术领域
本发明属于电缆检测技术领域，特别是一种基于X光的电缆结晶检测装置。
背景技术
交联聚乙烯(XLPE)电力电缆和附件接头是电力系统稳定、可靠、安全运行的重要部分，随着电网规模的迅速扩大和电压等级的不断提高，XLPE绝缘层作为承受电压降落的主要部位，其工作时的稳定性也受到更高的关注。
随着直流输电容量和电压等级的提高，XLPE电缆绝缘层上的最大电场强度和工作温度都有所提升。XLPE在长期耐受较高场强和温度的情况下，材料的晶体结构会发生变化，材料的击穿场强、拉伸强度等性能都有所下降，此时电缆比在低电压等级情况下更容易发生故障，着对整个特高压直流输电系统的安全运行产生严重威胁。
聚乙烯属于典型的半结晶聚合物，它的性能强烈地依赖于晶体的敛集状态和尺寸。聚乙烯在交联过程还包含着取向、结晶等一系列物理和热动力学过程，会对交联聚乙烯的性能产生复杂的影响。因此，XLPE的热、力、介电性能等与晶体结构有着密切的联系。通过对XLPE的结晶结构进行分析，可对其工作情况进行评估。
目前，仍未有对电缆结晶结构进行检测的装置。因此，本发明提出一种X光检测电缆结晶度装置，通过对电缆XLPE绝缘层结晶度进行测量，以方便对其工作情况进行分析。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于X光的电缆结晶检测装置，可以直接对成品电缆进行检测的X光检测电缆结晶度装置，通过对绝缘层XLPE材料的晶体结构所反映的材料特性进行检测，并将情况报告给相关人员，以对电缆工作情况进行把控。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于X光的电缆结晶检测装置包括：
X射线发生器，其生成预定强度和预定波长的X射线，
样品放置台，其上表面支撑电缆切片样品，所述样品放置台经由调整与所述X射线发射器的相对位置使得X射线照射样品生成X射线衍射波，
射线检测器，其接收所述X射线衍射波生成X射线衍射信号，
处理单元，连接所述射线检测器的处理单元包括采集X射线衍射信号的信号采集电路、放大电路和信号处理电路，信号处理电路基于X射线衍射信号生成检测结果，
控制单元，其一端连接所述处理单元，另一端连接X射线发生器和样品放置台，控制单元基于检测结果对X射线发生器和样品放置台的相对位置进行反馈调节。
所述的检测装置中，X射线的预定波长为0.001纳米到10纳米，测量范围为-10°-+150°，角度重现性不大于0.001°。
所述的检测装置中，X射线发生器经由调节阳极电压控制X射线的预定强度。
所述的检测装置中，所述样品放置台包括沿着X轴平移的X自由度、沿Y轴平移的Y自由度、沿Z轴平移的z自由度、绕Z轴旋转的旋转自由度以及绕X轴和/或Y轴旋转的的旋转的自由度。
所述的检测装置中，所述样品放置台包括多个运动台堆叠结构或一体式五/六自由度的位移台。
所述的检测装置中，所述射线检测器为线探测器或面探测器。
所述的检测装置中，所述射线检测器安装在检测装置的壁上。
所述的检测装置中，检测结果包括衍射峰位置和峰值，以及基于所述衍射峰位置和峰值生成的结晶度参数。
所述的检测装置中，处理单元还包括用于比较基于不同强度和照射角度的X射线生成的检测结果的比较模块。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过检测材料的结晶情况实现了对XLPE运行状态的检测，由于结晶情况直接与材料的电、热、机械性能相联系，最大限度的避免了检测的繁琐性，并在有效依据下，得到可靠的检测结果。
(2)本发明中控制单元直接与X射线发生器、样品放置台和处理单元建立通信连接，对衍射处理的信号进行判断，并对X射线发生器、样品放置台进行调整。
(3)本发明中样品放置台可直接放置电缆切片，通过调整X射线发生器和样品放置台的位置，可以极大的简化检测时的操作步骤。
(4)本发明中的处理单元可智能的对信号接收器所得的信号进行放大、整合处理，并标定出相关的衍射峰位置和峰值，并可与其他位置的衍射图进行对比分析，将对比后所得的结果反馈至控制单元和用户输出端。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的基于X光的电缆结晶检测装置的结构示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图1更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
为了更好地理解，基于X光的电缆结晶检测装置包括，
X射线发生器，其生成预定强度和预定波长的X射线，
样品放置台，其上表面支撑电缆切片样品，所述样品放置台经由调整与所述X射线发射器的相对位置使得X射线照射样品生成X射线衍射波，
射线检测器，其接收所述X射线衍射波生成X射线衍射信号，
处理单元，连接所述射线检测器的处理单元包括采集X射线衍射信号的信号采集电路、放大电路和信号处理电路，信号处理电路基于X射线衍射信号生成检测结果，
控制单元，其一端连接所述处理单元，另一端连接X射线发生器和样品放置台，控制单元基于检测结果对X射线发生器和样品放置台的相对位置进行反馈调节。
所述的检测装置的优选实施例中，X射线的预定波长为0.001纳米到10纳米，测量范围为-10°-+150°，角度重现性不大于0.001°。
所述的检测装置的优选实施例中，X射线发生器经由调节阳极电压控制X射线的预定强度。
所述的检测装置的优选实施例中，所述样品放置台包括沿着X轴平移的X自由度、沿Y轴平移的Y自由度、沿Z轴平移的Z自由度、绕Z轴旋转的旋转自由度以及绕X轴和/或Y轴旋转的的旋转的自由度。
所述的检测装置的优选实施例中，所述样品放置台包括多个运动台堆叠结构或一体式五/六自由度的位移台。
所述的检测装置的优选实施例中，所述射线检测器为线探测器或面探测器。
所述的检测装置的优选实施例中，所述射线检测器安装在检测装置的壁上。
所述的检测装置的优选实施例中，检测结果包括衍射峰位置和峰值，以及基于所述衍射峰位置和峰值生成的结晶度参数。
所述的检测装置的优选实施例中，处理单元还包括用于比较基于不同强度和照射角度的X射线生成的检测结果的比较模块。
所述的检测装置的优选实施例中，控制单元连接X射线发生器以控制所述X射线发生器的X射线照射在样品表面的共心点上，所述共心点为样品放置台在旋转过程中不改变样品高度的位置。
为了进一步理解本发明，在一个实施例中，如图1所示，基于X光的电缆结晶检测装置包括X射线发生器、样品放置台、射线检测器、控制运算部分和衍射图处理分析系统。
在一个实施例中，X射线发生器是一个高温度X射线源，通过改变X射线管阳极靶材质可以改变X射线的波长，调节阳极电压可控制X射线源的强度。
在一个实施例中，样品放置台可直接放置电缆切片，并通过调整与X射线发射器的相对位置，来得到效果较好的X射线衍射图。
在一个实施例中，射线检测器可以检测衍射强度或同时检测衍射方向，具有一定的灵敏度。通过仪器测量记录系统或计算机处理系统可以得到多晶衍射图谱数据。
在一个实施例中，衍射图的处理分析系统是X射线衍射仪专用的衍射图处理分析软件的计算机系统，具有自动化和智能化的特点，通过对检测器得到的数据进行分析，可以得到衍射强度、偏心度等数据。
在一个实施例中，控制运算部分是根据射线检测器和衍射图处理分析系统的反馈，对X射线发生器和样品放置台进行控制调整的模块。
在一个实施例中，X射线发生器是一个高温度X射线源，通过改变X射线管阳极靶材质可以改变X射线的波长，调节阳极电压可控制X射线源的强度；射线检测器直接安装在仪器壁上，与衍射图处理分析系统直接相连，在检测射线衍射强度后直接将信号传给衍射图处理分析系统，由处理分析系统对信号进行判断，进一步的将信号里包含的信息反馈至控制运算部分，实现对X射线衍射的智能检测。
在一个实施例中，X射线发生器和样品放置台的相对位置可以发生变化，可以极大地方便调整入射角度，并反映在信号接收器上。若调整相对位置后，信号未发生变化，则该模块可能出现损坏或者不可用状态，需要相关人员进行检修维护。
在一个实施例中，检测装置包括X射线发生器、样品放置台、射线检测器、控制运算部分和衍射图处理分析系统。其中，X射线发生器是一个高温度X射线源，通过改变X射线管阳极靶材质可以改变X射线的波长，调节阳极电压可控制X射线源的强度；射线检测器直接安装在仪器壁上，与衍射图处理分析系统直接相连，在检测射线衍射强度后直接将信号传给衍射图处理分析系统，由处理分析系统对信号进行判断，进一步的将信号里包含的信息反馈至控制运算部分，实现对X射线衍射的智能检测。本发明中样品放置台可直接放置电缆切片，通过控制运算部分直接与X射线发生器、样品放置台和衍射图处理分析系统建立通信连接，对衍射图处理分析系统所处理的信号进行判断，并对X射线发生器、样品放置台进行调整，极大的简化检测时的操作步骤。衍射图处理分析系统可智能的对信号接收器所得的信号进行放大、整合处理，并标定出相关的衍射峰位置和峰值，并可与其他位置的衍射图进行对比分析，将对比后所得的结果反馈至控制运算部分和用户输出端。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (9)

1.一种基于X光的电缆结晶检测装置，其包括，
X射线发生器，其生成预定强度和预定波长的X射线，
样品放置台，其上表面支撑电缆切片样品，所述样品放置台经由调整与所述X射线发射器的相对位置使得X射线照射样品生成X射线衍射波，
射线检测器，其接收所述X射线衍射波生成X射线衍射信号，
处理单元，连接所述射线检测器的处理单元包括采集X射线衍射信号的信号采集电路、放大电路和信号处理电路，信号处理电路基于X射线衍射信号生成检测结果，
控制单元，其一端连接所述处理单元，另一端连接X射线发生器和样品放置台，控制单元基于检测结果对X射线发生器和样品放置台的相对位置进行反馈调节。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，优选的，X射线的预定波长为0.001纳米到10纳米，测量范围为-10°-+150°，角度重现性不大于0.001°。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，X射线发生器经由调节阳极电压控制X射线的预定强度。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述样品放置台包括沿着X轴平移的X自由度、沿Y轴平移的Y自由度、沿Z轴平移的Z自由度、绕Z轴旋转的旋转自由度以及绕X轴和/或Y轴旋转的的旋转的自由度。
5.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述样品放置台包括多个运动台堆叠结构或一体式五/六自由度的位移台。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述射线检测器为线探测器或面探测器。
7.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述射线检测器安装在检测装置的壁上。
8.根据权利要求1所述的检测装置，其中，检测结果包括衍射峰位置和峰值，以及基于所述衍射峰位置和峰值生成的结晶度参数。
9.根据权利要求1所述的检测装置，其中，处理单元还包括用于比较基于不同强度和照射角度的X射线生成的检测结果的比较模块。
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