CN112924548A - 一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,包括:获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像;其中,所述超声波显示图像包括:发射波显示图像和底面波显示图像;根据所述发射波显示图像读取所述发射波的幅值h0,并根据所述底面波显示图像读取底面波的幅值hd2;根据所述发射波的幅值h0、及所述底面波的幅值hd2计算目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2;若所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2满足第一预设阈值时,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷;其中,所述满足第一预设阈值为低于合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd。本发明用于现场安装后电缆附件橡胶件的内部缺陷检测,避免带病投运影响电缆线路运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域,特别是涉及一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法及系统。
背景技术
由于不规范的生产工艺和现场安装工艺,电缆接头在生产和安装的过程中难免引入缺陷。而对于电缆接头的内部缺陷探测和绝缘状况评估,目前还没有行之有效的规范标准,相关电缆附件标准规范仅对原材料的性能提出要求,不适用于成型产品以及安装后的内部缺陷无损检测。超声检测是无损检测中的一种,基于检测所得缺陷信号,可获得材料内部缺陷情况。
现有技术主要用于在实验室内对单个电缆附件橡胶件样品进行超声探伤测试,一般均需要设置被测样品的运动模式以满足全面的扫查和成像需求,实际现场应用中电缆附件安装在电缆后无法移动,上述方法不适用。另外电缆附件安装过程可能带来划痕、界面杂质等缺陷,现有的技术不适用于电缆附件安装完成后的质量检查。
发明内容
本发明提供一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法及系统,用于现场安装后电缆附件橡胶件的内部缺陷检测,避免带病投运影响电缆线路运行可靠性。
本发明一个实施例提供一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,包括:
获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像;其中,所述超声波显示图像包括:发射波显示图像和底面波显示图像;
根据所述发射波显示图像读取所述发射波的幅值h0,并根据所述底面波显示图像读取底面波的幅值hd2;
根据所述发射波的幅值h0、及所述底面波的幅值hd2计算目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2;
若所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2满足第一预设阈值时,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷;
其中,所述满足第一预设阈值为低于合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd。
进一步地,所述获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像之前,还包括:
获取压力测试探头读取的目标电缆附件橡胶件的压力值F;
判断所述目标电缆附件橡胶件的压力值F是否满足第二预设阈值,若是,则进行告警停机;
其中,所述满足第二预设阈值为超出合格电缆附件橡胶件的压力值F0范围。
进一步地,所述获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像之后,还包括:
判断所述超声波显示图像是否包含缺陷波显示图像,若是,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷。
进一步地,所述确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷之后,还包括:
根据所述发射波的时间t0、所述底面波的时间td、所述缺陷波的时间t1及所述目标电缆附件橡胶件的厚度d,计算目标电缆附件橡胶件的缺陷深度d1。
进一步地,所述缺陷深度d1通过以下公式计算:
其中,t1为所述缺陷波的时间,t0为所述发射波的时间,td为所述底面波的时间,d为所述目标电缆附件橡胶件的厚度。
进一步地,所述合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd通过以下公式进行计算:
其中,hd为合格电缆附件橡胶件的底面波的幅值,h0为所述发射波的幅值。
进一步地,所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2通过以下公式进行计算:
其中,hd2为所述目标电缆附件橡胶件的底面波的幅值,h0为所述发射波的幅值。
本发明一实施例提供一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统,包括:
超声波显示图像获取模块,用于获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像;其中,所述超声波显示图像包括:发射波显示图像和底面波显示图像;
幅值读取模块,用于根据所述发射波显示图像读取所述发射波的幅值h0,并根据所述底面波显示图像读取底面波的幅值hd2;
第一计算模块,用于根据所述发射波的幅值h0、及所述底面波的幅值hd2计算目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2;
第一判断模块,用于判断若所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2满足第一预设阈值时,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷;
其中,所述满足第一预设阈值为低于合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd。
进一步地,所述的一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统,还包括:
压力值获取模块,用于获取压力测试探头读取的目标电缆附件橡胶件的压力值F;
第二判断模块,用于判断所述目标电缆附件橡胶件的压力值F是否满足第二预设阈值,若是,则进行告警停机;
其中,所述满足第二预设阈值为超出合格电缆附件橡胶件的压力值F0范围。
进一步地,所述的一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统,还包括:
第三判断模块,用于判断所述超声波显示图像是否包含缺陷波显示图像,若是,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷。
与现有技术相比,本发明实施例的有益效果在于:
1、现有技术多用于小的橡胶样品或实验室内检测,本发明可用于安装后的电缆附件,分体式设计适用于当前电缆及附件本体无法移动、测试空间受限的情况。
2、能测试内部缺陷及界面缺陷,并提出直接判据。除电缆附件预制件本身产品质量问题外,还可检出安装过程可能带来的划痕、界面杂质等缺陷。
3、超声在样品中的实际波速为现场实测获得,基于样品实际尺寸进行校准,保证后续缺陷深度判定的准确性。
4、针对超声探头紧贴于弹性较大的橡胶件表面可能引起变形,进而导致超生测试结果不准确的问题,引入压力实测监控,避免测试过程发生探头压迫硅橡胶变形,或探头与被测面脱离接触等情况。
5、装置小巧便携,功能贴合现场较为复杂的测试环境,运动控制兼容手动及电动,采用发现异常实时告警停机的方式,可直接定位缺陷,相对目前采用较多的整体成像后再反推缺陷位置的方式更为直观简便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,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。
图1是本发明某一实施例提供的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法的流程图;
图2是本发明另一实施例提供的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法的流程图;
图3是本发明又一实施例提供的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法的流程图;
图4是本发明某一实施例提供的电缆附件橡胶件的测试装置安装的示意图;
图5是本发明某一实施例提供的电缆附件橡胶件的工作方式的示意图;
图6是本发明某一实施例提供的电缆附件橡胶件的初始状态波形参数的示意图;
图7是本发明某一实施例提供的电缆附件橡胶件的内部缺陷波形的示意图;
图8是本发明某一实施例提供的电缆附件橡胶件的界面缺陷波形的示意图;
图9是本发明另一实施例提供的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法的流程图;
图10是本发明某一实施例提供的一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统的装置图;
图11是本发明另一实施例提供的一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统的装置图;
图12是本发明又一实施例提供的一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统的装置图;
图13是本发明某一实施例提供的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述,不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解,在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
根据相关专利和论文检索结果,目前电缆中间接头内部缺陷的超声波检测相关专利主要为超声局放测试,直接接收局部放电时产生的超声波信号,与本文主动发射超声波并接收信号进行分析的方法有本质差别。
相关论文以小样片局部区域检测为主,多提取缺陷回波信号作为成像的像素点数据来源,不能完全适用于尺寸较大且衰减较为严重的电缆中间接头,其检测方法和相关结论可辅助论证超声探测可应用于内部缺陷检测及绝缘状况评估。
广东电科院曾申请过电缆附件超声探伤相关专利如表1所示,主要用于在实验室内对橡胶件样品进行成像检测,重在内部缺陷的识别和诊断,本发明主要针对已经完成安装的电缆附件,此时电缆附件与长电缆本体的位置已经固定,检测样品和成像系统之间相对位置、运动方式受限,需要进行特殊设计。
表1广东电科院已申请的相似专利
第一方面。
请参阅图1-3,本发明一实施例提供一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,包括:
S10、获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像;其中,所述超声波显示图像包括:发射波显示图像和底面波显示图像。
在某一具体实施方式中,还包括:
S11、判断所述超声波显示图像是否包含缺陷波显示图像,若是,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷。
S20、根据所述发射波显示图像读取所述发射波的幅值h0,并根据所述底面波显示图像读取底面波的幅值hd2。
在某一具体实施方式中,还包括:
S21、根据所述发射波的时间t0、所述底面波的时间td、所述缺陷波的时间t1及所述目标电缆附件橡胶件的厚度d,计算目标电缆附件橡胶件的缺陷深度d1。
在某一具体实施方式中,所述缺陷深度d1通过以下公式计算:
其中,t1为所述缺陷波的时间,t0为所述发射波的时间,td为所述底面波的时间,d为所述目标电缆附件橡胶件的厚度。
S30、根据所述发射波的幅值h0、及所述底面波的幅值hd2计算目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2。
在某一具体实施方式中,所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2通过以下公式进行计算:
其中,hd2为所述目标电缆附件橡胶件的底面波的幅值,h0为所述发射波的幅值。
S40、若所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2满足第一预设阈值时,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷;其中,所述满足第一预设阈值为低于合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd。
在某一具体实施方式中,所述合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd通过以下公式进行计算:
其中,hd为合格电缆附件橡胶件的底面波的幅值,h0为所述发射波的幅值。
在某一具体实施方式中,步骤S10之前还包括:
S01、获取压力测试探头读取的目标电缆附件橡胶件的压力值F。
S02、判断所述目标电缆附件橡胶件的压力值F是否满足第二预设阈值,若是,则进行告警停机。
S03、其中,所述满足第二预设阈值为超出合格电缆附件橡胶件的压力值F0范围。
在某一具体实施例中,本发明提供一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,用于安装后电缆附件橡胶件的超声探伤,其基本方案为:将测试装置固定于安装了电缆附件的电缆本体上,并进行测试。
装置设计方案如下:
优选方案:为了便于安装,可旋转支架采用分体式设计,将两个分体式可旋转支架安装在电缆中间接头两侧的电缆本体上(如图4,1-分体式可旋转支架),组合固定后形成两个圆环结构,圆环的安装位置、外径应根据安装后的电缆接头橡胶件外实际尺寸选取。
优选方案:为了便于控制超声探头沿电缆附件橡胶件表面移动,在两个分体式可旋转支架外圆环上安装水平导轨(如图4,2-水平导轨),并将水平运动模块(如图4,3-水平运动模块)安装在导轨上,运动模块下安装传感模块(如图4,4-传感器模块),传感模块紧靠电缆附件橡胶件外表面。本发明拟采用传送机构控制水平运动,同时具备手动和电动模式。
优选方案:为了避免测试过程中弹性橡胶件发生形变影响测量结果,在传感模块与电缆附件橡胶件的接触面同时配置超声探头和压力传感器,两个传感器探头通过高度可调支撑台与水平运动模块相连,测试时可调整超声探头和电缆附件的压紧程度,控制测试过程中压力保持不变。
优选方案:为了保证超声探头可扫查整个电缆附件橡胶件外表面,完成一次水平方向扫查后,可按照预定角度转动分体式可旋转支架,此时超声探头沿圆周方向对应移动相应角度,即可变更被扫查区域,重复上述过程即可完成全部扫查。
优选方案:为了实时判断附件内部和界面的缺陷情况,配备带屏幕的控制及显示模块,同时作为传感模块和水平运动模块的供电电源。经过内部波形采集和分析软件处理,可显示超声检测波形并判断缺陷位置和类型。
请参阅图9,具体原理及测试步骤如下:
1、完成装置安装,在超声探头表面涂抹耦合剂,并将传感模块放置于待测中间接头橡胶件的一侧。
2、启动超声测试,此时可在屏幕上显示发射波和底面波(如图6),在橡胶件表面无明显变形的前提下调整安装了超声探头和压力测试探头的高度可调支撑台,直至显示最清晰稳定的超声波形,并记录此时的压力值F0。读取发射波和底面波各自幅值h和时间t,现场可实际测得安装后电缆附件外表面距离d,可获得超声在被测样品材料中的原始波速v和底面波衰减系数kd,相应计算方法如下:
3、启动水平运动模块,当出现内部缺陷时(如图5,缺陷1),部分超声波反射至超声探头,部分继续传播至底面再反射,此时在发射波和底面波之间出现缺陷波(如图7),缺陷位于被测位置正下方,可获得缺陷深度d1,相应计算方法如下:
当出现界面缺陷时(如图5,缺陷2),部分超声波被吸收或散射,部分反射至超声探头,此时在发射波和底面波之间无缺陷波,但底面波幅值将出现明显降低(如图8)。当此时底面波衰减系数kd2小于原始底面波衰减系数kd一定量时(如低于80%,该数值可通过对无缺陷接头、模拟缺陷接头的比对测试获得),认为存在界面缺陷。
4、沿电缆轴向完成一次附件橡胶件水平扫查后,按照预定角度ω旋转两侧的分体式可旋转支架,该角度的设置原则为超声探头沿径向移动前后覆盖范围有一定重叠。完成旋转后继续沿水平方向扫查。
5、重复上述过程,直至扫查完毕。
6、扫查过程中如识别出缺陷,则告警停机,显示并自动记录缺陷类型、深度等参数,此时可在电缆预制件上直接标记。
7、扫查过程中当实测压力偏离F0一定量时(如偏离值超过5%,该数值可通过施加不同压力时橡胶件外观、超声检测数据的比对测试获得),则告警停机,提醒调整传感模块中的安装了超声探头和压力测试探头的高度可调支撑台,直至实测压力偏离在允许范围内。
第二方面。
请参阅图10-12,本发明一实施例提供一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统,包括:
超声波显示图像获取模块10,用于获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像;其中,所述超声波显示图像包括:发射波显示图像和底面波显示图像。
幅值读取模块20,用于根据所述发射波显示图像读取所述发射波的幅值h0,并根据所述底面波显示图像读取底面波的幅值hd2。
第一计算模块30,用于根据所述发射波的幅值h0、及所述底面波的幅值hd2计算目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2。
第一判断模块40,用于判断若所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2满足第一预设阈值时,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷;
其中,所述满足第一预设阈值为低于合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd。
在某一具体实施方式中,还包括:
压力值获取模块50,用于获取压力测试探头读取的目标电缆附件橡胶件的压力值F。
第二判断模块60,用于判断所述目标电缆附件橡胶件的压力值F是否满足第二预设阈值,若是,则进行告警停机;
其中,所述满足第二预设阈值为超出合格电缆附件橡胶件的压力值F0范围。
在某一具体实施方式中,还包括:
第三判断模块70,用于判断所述超声波显示图像是否包含缺陷波显示图像,若是,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷。
第三方面。
本发明提供了一种电子设备,该电子设备包括:
处理器、存储器和总线;
所述总线,用于连接所述处理器和所述存储器;
所述存储器,用于存储操作指令;
所述处理器,用于通过调用所述操作指令,可执行指令使处理器执行如本申请的第一方面所示的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法对应的操作。
在一个可选实施例中提供了一种电子设备,如图13所示,图13所示的电子设备5000包括:处理器5001和存储器5003。其中,处理器5001和存储器5003相连,如通过总线5002相连。可选地,电子设备5000还可以包括收发器5004。需要说明的是,实际应用中收发器5004不限于一个,该电子设备5000的结构并不构成对本申请实施例的限定。
处理器5001可以是CPU,通用处理器,DSP,ASIC,FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。处理器5001也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,DSP和微处理器的组合等。
总线5002可包括一通路,在上述组件之间传送信息。总线5002可以是PCI总线或EISA总线等。总线5002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图13中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器5003可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备,RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备,也可以是EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。
存储器5003用于存储执行本申请方案的应用程序代码,并由处理器5001来控制执行。处理器5001用于执行存储器5003中存储的应用程序代码,以实现前述任一方法实施例所示的内容。
其中,电子设备包括但不限于:移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。
第四方面。
本发明提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现本申请第一方面所示的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法。
本申请的又一实施例提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,当其在计算机上运行时,使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。
Claims (10)
1.一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,其特征在于,包括:
获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像;其中,所述超声波显示图像包括:发射波显示图像和底面波显示图像;
根据所述发射波显示图像读取所述发射波的幅值h0,并根据所述底面波显示图像读取底面波的幅值hd2;
根据所述发射波的幅值h0、及所述底面波的幅值hd2计算目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2;
若所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2满足第一预设阈值时,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷;
其中,所述满足第一预设阈值为低于合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd。
2.如权利要求1所述的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,其特征在于,所述获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像之前,还包括:
获取压力测试探头读取的目标电缆附件橡胶件的压力值F;
判断所述目标电缆附件橡胶件的压力值F是否满足第二预设阈值,若是,则进行告警停机;
其中,所述满足第二预设阈值为超出合格电缆附件橡胶件的压力值F0范围。
3.如权利要求1所述的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,其特征在于,所述获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像之后,还包括:
判断所述超声波显示图像是否包含缺陷波显示图像,若是,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷。
4.如权利要求3所述的一种电缆附件橡胶件的超声探伤方法,其特征在于,所述确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷之后,还包括:
根据所述发射波的时间t0、所述底面波的时间td、所述缺陷波的时间t1及所述目标电缆附件橡胶件的厚度d,计算目标电缆附件橡胶件的缺陷深度d1。
8.一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统,其特征在于,包括:
超声波显示图像获取模块,用于获取目标电缆附件橡胶件的超声波显示图像;其中,所述超声波显示图像包括:发射波显示图像和底面波显示图像;
幅值读取模块,用于根据所述发射波显示图像读取所述发射波的幅值h0,并根据所述底面波显示图像读取底面波的幅值hd2;
第一计算模块,用于根据所述发射波的幅值h0、及所述底面波的幅值hd2计算目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2;
第一判断模块,用于判断若所述目标电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd2满足第一预设阈值时,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷;
其中,所述满足第一预设阈值为低于合格电缆附件橡胶件的底面波衰减系数kd。
9.如权利要求8所述的一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统,其特征在于,还包括:
压力值获取模块,用于获取压力测试探头读取的目标电缆附件橡胶件的压力值F;
第二判断模块,用于判断所述目标电缆附件橡胶件的压力值F是否满足第二预设阈值,若是,则进行告警停机;
其中,所述满足第二预设阈值为超出合格电缆附件橡胶件的压力值F0范围。
10.如权利要求8所述的一种电缆附件橡胶件的超声探伤系统,其特征在于,还包括:
第三判断模块,用于判断所述超声波显示图像是否包含缺陷波显示图像,若是,则确定所述目标电缆附件橡胶件存在缺陷。
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