CN114076875A - 检测绝缘性能的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种检测绝缘性能的装置，属于探测技术领域。该装置包括：信号发射器、感应探头及控制终端，感应探头包括控制模块、磁场感应模块、锁相放大模块、模数转换模块以及电源模块。其中，控制模块与控制终端、锁相放大模块及模数转换模块分别电连接，锁相放大模块还与磁场感应模块及模数转换模块分别电连接。通过本实施例所提供的检测绝缘性能的装置，能够实现绝缘性能的快速准确检测。该装置既适用于对地面管段上的绝缘接头的绝缘性能进行检测，也适用于对埋地管段的绝缘接头的绝缘性能进行检测。
Description
技术领域
本申请涉及探测技术领域，特别涉及一种检测绝缘性能的装置。
背景技术
在长输油气管线中，往往会采用阴极保护的方式对部分管段进行保护。其中，阴极保护是指通过对管段施加电流使得管段成为阴极，以避免管段被腐蚀的方法。由于长输油气管线中除受阴极保护的管段以外，还存在不需要或不能够纳入阴极保护范围的其他管段或设备，因而需要在受阴极保护的管段与其他管段或设备之间设置绝缘接头。通过所设置的绝缘接头，能够避免受阴极保护的管段上的电荷流失而导致保护效果下降，也避免了其他管段或设备带电而导致的安全问题。由此可见，绝缘接头的绝缘性能影响着长输油气管线各个管段的安全性。因此，有必要提供一种能够检测绝缘接头绝缘性能的装置。
发明内容
本申请实施例提供了一种检测绝缘性能的装置，以实现绝缘性能的准确检测。所述装置包括：
信号发射器、感应探头及控制终端，所述感应探头包括控制模块、磁场感应模块、锁相放大模块、模数转换模块以及电源模块；
其中，所述控制模块与所述控制终端、所述锁相放大模块及所述模数转换模块分别电连接，所述锁相放大模块还与所述磁场感应模块及所述模数转换模块分别电连接；
所述信号发射器用于发射交流信号，所述磁场感应模块用于基于所述交流信号感应得到电压信号，将所述电压信号传输至所述锁相放大模块；
所述控制模块用于根据所述控制终端发送的指令确定目标频率范围，控制所述锁相放大模块从所述电压信号中提取位于所述目标频率范围内的目标信号，所述锁相放大模块还用于将所提取的目标信号传输至所述模数转换模块；
所述模数转换模块用于将所述目标信号转换为数字信号，将所述数字信号传输至所述控制模块，所述控制模块用于基于所述数字信号确定磁场信号强度，将所述磁场信号强度传输至所述控制终端，所述控制终端用于显示所述磁场信号强度，所述磁场信号强度用于确定绝缘性能；
所述电源模块用于为所述控制模块、所述锁相放大模块及所述模数转换模块供电。
在示例性实施例中，所述锁相放大模块包括：依次电连接的第一放大器、带通滤波器以及第二放大器，所述第一放大器与所述磁场感应模块电连接，所述第二放大器与所述模数转换模块电连接，所述带通滤波器及所述第二放大器分别与所述控制模块电连接；
所述第一放大器用于对所述磁场感应模块传输的电压信号进行放大，得到第一信号，将所述第一信号传输至所述带通滤波器；
所述带通滤波器用于根据所述控制模块的控制从所述第一信号中提取得到位于所述目标频率范围的第二信号，将所述第二信号传输至所述第二放大器；
所述第二放大器用于根据所述控制模块的控制对所述第二信号进行目标倍数的放大，得到第三信号，将所述第三信号作为所述目标信号传输至所述模数转换模块。
在示例性实施例中，所述电源模块包括：电源及电源管理电路，所述电源管理电路分别与所述电源、所述控制模块、所述锁相放大模块及所述模数转换模块电连接。
在示例性实施例中，所述感应探头还包括：蓝牙通信模块，所述蓝牙通信模块分别与所述控制模块及所述控制终端电连接。
在示例性实施例中，所述磁场感应模块包括：屏蔽元件以及磁感线圈；
所述屏蔽元件包括壳体及屏蔽层，所述屏蔽层覆盖所述壳体的内壁，所述壳体内部具有空腔，所述磁感线圈位于所述壳体内部的空腔中；
所述磁感线圈包括：空心筒体、导线以及磁芯，所述导线缠绕于所述空心筒体的外壁，且所述导线与所述锁相放大模块连接，所述磁芯插装于所述空心筒体中。
在示例性实施例中，所述磁芯的材料为铁镍合金、硅钢以及锰锌铁氧体中的任一种。
在示例性实施例中，所述导线的缠绕匝数为1000匝以上。
在示例性实施例中，所述空心筒体的直径为25毫米、30毫米以及36毫米中的任一种。
在示例性实施例中，所述屏蔽层为铜质屏蔽层。
在示例性实施例中，所述空心筒体的材料为聚苯乙烯。
本申请实施例所提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
感应探头中的磁场感应模块能够基于信号发射器发射的交流信号感应得到电压信号，锁相放大模块能够从该电压信号中滤除无关信号，得到放大的、且位于目标频率范围内的目标信号。该目标信号被模数转换模块转换为数字信号，控制模块基于该数字信号计算得到的磁场信号强度较为准确，从而保证了根据磁场信号强度所确定的绝缘性能的准确性。因此，通过本实施例所提供的检测绝缘性能的装置，能够实现绝缘性能的快速准确检测。该装置既适用于对地面管段上的绝缘接头的绝缘性能进行检测，也适用于对埋地管段的绝缘接头的绝缘性能进行检测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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。
图1是本申请实施例提供的应用场景示意图；
图2是本申请实施例提供的检测绝缘性能的装置的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的检测绝缘性能的装置的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的控制终端的界面示意图；
图5是本申请实施例提供的信号强度曲线的示意图；
图6是本申请实施例提供的噪声信号强度与交流信号的目标关系示意图；
图7是本申请实施例提供的管段示意图；
图8是本申请实施例提供的信号强度曲线的示意图；
图9是本申请实施例提供的管段示意图；
图10是本申请实施例提供的信号强度曲线的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
本申请实施例提供了一种检测绝缘性能的装置，参见图1，该装置的应用场景为通过绝缘接头连接的第一管段及第二管段，且第一管段为阴极保护管段，第二管段为非阴极保护管段。待检测绝缘性能的元件即为用于连接第一管段及第二管段的绝缘接头。参见图2，该装置包括：信号发射器11、感应探头12及控制终端13，感应探头12包括控制模块124、磁场感应模块121、锁相放大模块122、模数转换模块123以及电源模块125。控制模块124与控制终端13、锁相放大模块122及模数转换模块123分别电连接，锁相放大模块122还与磁场感应模块121及模数转换模块123分别电连接。
其中，信号发射器11用于发射交流信号，磁场感应模块121用于基于交流信号感应得到电压信号，将电压信号传输至锁相放大模块122。基于图1所示的应用场景，该信号发射器11可用于向第一管段或者第二管段发送交流信号，该交流信号是具有参考电流值及参考频率的交流电流。由于第一管段及第二管段均可视为导体，且第一管段及第二管段可能埋设于导电的土壤中，因而信号发射器11所发送的交流信号能够在管段上传播。根据毕奥-萨伐尔定律，该交流信号的传播会形成交变磁场，因而当磁场感应模块121位于交变磁场中时，则能够产生交变的感应电动势，即上述电压信号。由于磁场感应模块121与锁相放大模块122电连接，因而磁场感应模块121能够将感应得到的电压信号传输至锁相放大模块122。
示例性地，本实施例中参考频率为3-30Hz(单位：赫兹)。其原因在于，3-30Hz的交流信号波长较长、损耗较小，信号发射器11发射具有此种频率的交流信号，能够使得交流信号在传播过程中较为稳定、扛干扰能力强，从而保证了后续确定的磁场信号强度的准确性。
控制模块124用于根据控制终端13发送的指令确定目标频率范围，控制锁相放大模块122从电压信号中提取位于目标频率范围内的目标信号，锁相放大模块122还用于将所提取的目标信号传输至模数转换模块123。其中，控制终端13中可安装有APP(Application，应用程序)，通过该APP所提供的APP界面显示多个频率范围，响应于检测到任一个频率范围被选中，则将被选中的频率范围作为目标频率范围。或者，控制终端13还可显示频率范围输入框，将在该频率范围输入框中检测到的频率范围作为目标频率范围。当然，控制终端13还可将默认的频率范围作为目标频率范围。无论通过何种方式确定该目标频率范围，控制终端13均可将该目标频率范围通过电连接传输至感应探头12中的控制模块124。
示例性地，本实施例中控制模块124为CPU(Center Processing Unit，中央处理器)。控制终端13为PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助手)，也可以为PC(Personal Computer，个人计算机)、手机、智能手机、可穿戴设备、掌上电脑PPC(PocketPC)以及平板电脑等其他终端，本实施例不对控制模块124及控制终端13进行限定。
控制模块124根据该目标频率范围对锁相放大模块122进行控制，从而使得锁相放大模块122能够从磁场感应模块121所发送的电压信号中提取目标频率范围的信号并进行放大，而将位于目标频率范围以外的信号作为噪声滤除掉，从而得到目标信号。例如，锁相放大模块122能够将50Hz的工频信号作为噪声滤除掉。由于锁相放大模块122能够抑制噪声、改善信噪比，因而保证了后续根据该目标信号所确定的磁场信号强度的准确性。
需要说明的是，目标频率范围是指包含信号发射器11所发射的交流信号的参考频率的范围。例如，信号发射器11所发射的交流信号的参考频率为20Hz，则目标频率范围可相应的设置为18-22Hz。由于参考频率为3-30Hz，因而该目标频率范围也可为3-30Hz。当然，该目标频率范围仅为举例，本实施例中锁相放大模块122能够从输入信号中提取的频率范围为3-10000Hz(单位：赫兹)，目标频率范围可以从3-10000Hz中根据经验进行选取。
在锁相放大模块122提取得到目标信号后，将该目标信号传输至模数转换模块123。示例性地，该模数转换模块123为ADC(analog to digital converter，模拟至数字转换器)。模数转换模块123通过对目标信号的采样，将目标信号由模拟信号转换为数字信号，从而将该数字信号传输至控制模块124。其中，通过模数转换模块123采样得到的数字信号能够反映目标信号所具有的频率及相位。
控制模块124用于基于数字信号确定磁场信号强度。示例性地，控制模块124在接收到数字信号之后，可对数字信号进行异常值检测，从数字信号中删除存在异常的信号，从而根据其余的数字信号确定磁场信号强度。其中，控制模块124接收到该数字信号后，根据该数字信号所反映的频率及相位确定目标信号对应的目标电压，再基于该目标电压及已存储的参考电压，按照如下的公式(1)计算得到磁场信号强度：
GU＝20lg(UO/Ui) (1)
其中，UO表示目标信号对应的目标电压，Ui表示参考电压，GU表示磁场信号强度，该磁场信号强度的单位为dB(单位：分贝)。
在控制模块124计算得到磁场信号强度之后，可通过与控制终端13之间的电连接将磁场信号强度传输至控制终端13，从而使得控制终端13对磁场信号强度进行显示，所显示的磁场信号强度即可用于确定绝缘接头的绝缘性能。其中，确定方式可参见后文说明，此处先不进行赘述。
另外，电源模块125用于为控制模块124、锁相放大模块122及模数转换模块123提供电能，从而使得控制模块124、锁相放大模块122及模数转换模块123能够正常执行上述说明中的步骤。
在本实施例中，感应探头12中的磁场感应模块121能够基于信号发射器11发射的交流信号感应得到电压信号，锁相放大模块122能够从该电压信号中滤除无关信号，得到放大的、且位于目标频率范围内的目标信号。该目标信号被模数转换模块转换为数字信号，控制模块124基于该数字信号计算得到的磁场信号强度较为准确，从而保证了根据磁场信号强度所确定的绝缘性能的准确性。因此，通过本实施例所提供的检测绝缘性能的装置，能够实现绝缘性能的快速准确检测。该装置既适用于对地面管段上的绝缘接头的绝缘性能进行检测，也适用于对埋地管段的绝缘接头的绝缘性能进行检测。
在示例性实施例中，参见图3，锁相放大模块122包括：依次电连接的第一放大器、带通滤波器以及第二放大器，第一放大器与磁场感应模块121电连接，第二放大器与模数转换模块123电连接，带通滤波器及第二放大器分别与控制模块124电连接。
其中，第一放大器用于对磁场感应模块121传输的电压信号进行放大，得到第一信号，将第一信号传输至带通滤波器。由于磁场感应模块121所传输的电压信号较为微弱，因而需要通过第一放大器对该电压信号进行放大。由于电压信号为交流电压，因而该第一放大器也可称为交流放大器。第一放大器的输出信号为第一信号，第一放大器通过电连接将该第一信号传输至带通滤波器。
带通滤波器用于根据控制模块124的控制从第一信号中提取得到位于目标频率范围的第二信号，将第二信号传输至第二放大器。其中，带通滤波器是允许第二信号中位于某频带内的信号通过而滤除掉其他信号的滤波器。示例性地，带通滤波器能够在3-10000Hz范围内提供多个频带，从而根据控制模块124的控制在不同频带之间切换使用。带通滤波器所使用的频带即为上述目标频率范围。带通滤波器能够从第一信号中提取该目标频率范围内的信号并进行放大，从而得到第二信号。之后，再通过电连接将该第二信号传输至第二放大器。示例性地，该带通滤波器为低通滤波器，例如巴特沃斯低通滤波器，从而能够过滤掉高频信号的干扰。
第二放大器用于根据控制模块124的控制对第二信号进行目标倍数的放大，得到第三信号，将第三信号作为目标信号传输至模数转换模块123。其中，模数转换模块123在将目标信号转换为数字信号时，对目标信号的精度存在要求。因此，需要通过第二放大器对第二信号进行放大，得到第三信号，该第三信号的精度能够满足模数转换模块123的精度要求，从而可将该第三信号作为用于传输至模数转换模块123的目标信号。其中，该目标倍数由控制模块124确定，控制模块124根据所需的目标倍数对第二放大器进行控制，以使得第二放大器能够对第二信号进行目标倍数的放大。
在示例性实施例中，参见图3，电源模块125包括电源及电源管理电路，电源管理电路分别与电源、控制模块124、锁相放大模块122及模数转换模块123电连接。其中，电源管理电路从而电源获取电能，并将所获取的电能合理分配至控制模块124、锁相放大模块122及模数转换模块123，从而保证各模块能够正常执行上述说明中的步骤。示例性地，该电源可以为DC(Direct Current，直流电流)电源，也可以为其他类型的电源，本实施例不对电源进行限定。
其中，控制模块124及控制终端13电连接是指：控制模块124及控制终端13通过电线相连。或者，控制模块124及控制终端13也可以无线连接。在示例性实施例中，参见图3，控制模块124还包括：蓝牙通信模块，蓝牙通信模块与控制模块124及控制终端13分别电连接。也就是说，该实施例中控制模块124通过蓝牙通信模块与控制终端13进行无线连接。因此，在控制终端13发送指令后，该蓝牙通信模块能够接收到控制终端13发送的指令，并将该指令转发给控制模块124，从而使得控制模块124根据指令对锁相放大模块122中的带通滤波器及第二放大器中的至少一个元件进行控制。另外，在控制模块124接收到模数转换模块123发送的数字信号并计算得到磁场信号强度之后，也将该磁场信号强度传输至该蓝牙通信模块，从而通过蓝牙通信模块将磁场信号强度发送至控制终端13。
在示例性实施例中，磁场感应模块121包括：屏蔽元件以及磁感线圈。屏蔽元件包括壳体及屏蔽层，屏蔽层覆盖壳体的内壁，壳体内部具有空腔，磁感线圈位于壳体内部的空腔中。磁感线圈包括：空心筒体、导线以及磁芯，导线缠绕于空心筒体的外壁，磁芯插装于空心筒体中。
其中，覆盖壳体内壁的屏蔽层用于屏蔽环境中的干扰信号。在示例性实施例中，该屏蔽层为铜质屏蔽层，铜质屏蔽层具有较好的抗干扰能力及抗腐蚀能力。本实施例不对屏蔽层材料进行限定，也可以采用铜以外的其他材料。由于磁感线圈位于壳体内部的空腔中，因而上述屏蔽层位于该磁感线圈周围，从而避免了环境中的干扰信号影响该磁感线圈对交流磁场的感应过程。
示例性地，本实施例通过对磁感线圈中空心筒体的直径、导线的缠绕匝数以及磁芯材质中的至少一种进行控制，以提高磁感线圈的电感量，从而保证磁感线圈能够对交流磁场进行稳定感应。
在示例性实施例中，导线的缠绕匝数为1000匝以上。本实施例不对导线的缠绕匝数进行限定，根据所需的电感量及所允许的磁感线圈尺寸确定导线的缠绕匝数即可。
在示例性实施例中，磁芯的材料为铁镍合金、硅钢以及锰锌铁氧体中的任一种。其中，铁镍合金也称为坡莫合金，硅钢是指硅为1.0～4.5％，含碳量小于0.08％的硅合金钢。在所需的电感量一定的情况下，采用上述材料的磁芯的磁感线圈所需的导线缠绕匝数小于不包含磁芯的磁感线圈所需的导线缠绕匝数。换言之，通过在空心筒体中插装磁芯，能够减小磁感线圈所需的导线缠绕匝数，从而避免由于导线缠绕匝数较多而导致磁感线圈的尺寸增加。本实施例不对磁芯的材料加以限定，可根据经验或实际需要选择其他材质的磁芯插装于空心筒体中。另外，本实施例不对磁芯的形状加以限定，磁芯形状可以为圆柱形，也可以为圆柱形以外的其他形状。
在示例性实施例中，空心筒体的直径为25mm(单位：毫米)、30mm以及36mm中的任一种。本实施例不对空心筒体的直径进行限定。在实际应用中，可根据导线直径以及所需的导线缠绕匝数选择合适直径的空心筒体，从而使得导线能够均匀的缠绕与空心筒体上。另外，在示例性实施例中，空心筒体为圆柱形筒体，空心筒体的材料为聚苯乙烯。本实施例同样不对空心筒体的形状及材料进行限定。
接下来，对通过上述检测绝缘性能的装置检测绝缘性能的方法进行说明。方法包括如下的步骤301-303。
301，通过信号发射器向目标管段所包括的第一管段或者第二管段发送交流信号，第一管段及第二管段通过绝缘接头连接，第一管段为阴极保护管段，第二管段为非阴极保护管段。
其中，由于第一管段受阴极保护，第二管段不受阴极保护，因而第一管段及第二管段的电位不同，也就是说第一管段及第二管段之间存在电位差。在绝缘接头的绝缘性能发生变化之后，由于绝缘接头阻止电流传播的能力降低，因而导致第一管段及第二管段的电位差存在变化。因此，对于任一个包括第一管段、第二管段以及绝缘接头的管段，若在某次电位测量中该管段中第一管段及第二管段的电位差与上一次电位测量得到的电位差之间的差值较大，则认为该管段中的绝缘接头的绝缘性能可能存在问题，因此可将该管段作为目标管段，从而对该管段中绝缘接头的绝缘性能进行检测。
在通过信号发射器发送交流信号时，本实施例可设置该交流信号的频率及电流大小，从而按照所设置的交流信号的频率及大小发送交流信号。
302，通过感应探头基于交流信号检测至少一个磁场信号强度，将至少一个磁场信号强度发送至控制终端。
示例性地，在通过感应探头检测磁场信号强度时，感应探头及管段之间的距离为40cm(单位：厘米)。若目标管段为地面管段，则能够确定绝缘接头在目标管段上所在的位置。因此，可直接通过感应探头检测该绝缘接头所在位置处的信号强度，从而得到一个磁场信号强度，将该一个磁场信号强度发送至控制终端。
或者，若地面管段为埋设管段的情况下，往往不能够确定出绝缘接头在目标管段上所在的位置，而仅能确定目标管段的管段走向。例如，目标管段所在站场的地面上往往设置有管段走向的指示箭头，根据该指示箭头可确定管段走向。此种情况下，需要根据管段走向获取目标管段沿线的多个磁场信号强度。能够理解的是，多个磁场信号强度中实际上包含有第一管段、绝缘接头以及第二管段上的信号强度，只不过由于目标管段埋设于地下，因而第一管段、绝缘接头以及第二管段的实际位置难以确定。在得到多个磁场信号强度后，将多个磁场信号传输至控制终端。
303，通过控制终端显示的至少一个磁场信号强度确定绝缘接头的绝缘性能。
控制终端对磁场信号强度进行显示的示意图可参见图4。由图4可知，控制终端能够对一个或多个感应探头所传输的磁场信号强度进行显示。对于感应探头探测一个磁场信号强度的情况，本实施例无需对该磁场信号强度进行处理，后续直接根据该磁场信号强度确定绝缘性能即可。对于感应探头探测多个磁场信号强度的情况，本实施例需要根据多个磁场信号强度拟合得到信号强度曲线，根据信号强度曲线确定出一个用于确定绝缘性能的磁场信号强度。能够理解的是，用于确定绝缘性能的磁场信号强度实际上为绝缘接头处对应的磁场信号强度。
参见图5，图5示出了一示例性信号强度曲线。在该信号强度曲线中，信号强度较大的右侧对应用于接收交流信号的管段，信号强度较小的右侧对应于目标管段中未用于接收交流信号的另一管段，而中间的平缓区对应绝缘接头。以用于接收交流信号的管段为第一管段为例，则曲线右侧对应第一管段，平缓区对应绝缘接头，而曲线右侧对应第二管段。
需要说明的是，无论绝缘接头是否能够有效绝缘，该绝缘接头对应的信号强度均为目标管段中最小的信号强度。其原因在于，第一管段及第二管段可视为导体，即使绝缘接头的绝缘性能较差，绝缘接头的绝缘性仍好于第一管段及第二管段，从而使得该绝缘接头对应的信号强度最小。基于此种原因，本实施例可从该信号强度曲线中确定最小的一个信号强度作为用于确定绝缘性能的磁场信号强度。或者，示例性地，本实施例还可从该信号强度曲线中获取平缓区对应的多个信号强度，将平缓区对应的多个信号强度的平均值作为用于确定绝缘性能的磁场信号强度。
在确定出用于确定绝缘性能的磁场信号强度之后，本实施例可按照如下的表1确定绝缘接头的绝缘性能：
表1
其中，G2表示上述绝缘接头处对应的磁场信号强度。在G2≤26dB时，则认为绝缘接头的绝缘性能良好，即能够有效绝缘。在G2＞26dB时，可直接认为绝缘绝缘性能无法有效绝缘，或者根据G2计算漏电率η，从而结合漏电率η确定绝缘接头的绝缘性能。在漏电率η＜26％时，认为绝缘接头中绝缘材料部分失效，或者，绝缘接头内部存在沉积导电介质。在η≥26％时，认为绝缘接头无法有效绝缘。
示例性地，漏电率的计算公式参见如下的公式(2)：
其中，η表示绝缘接头的漏电率，G2表示绝缘接头处对应的信号强度，ξ表示参考信号强度，G1表示信号发射器发射交流信号的管段处的信号强度，可通过感应接头探测得到。能够理解的是，在η≥26％的情况下，响应于G2＜G1，则说明绝缘接头存在漏电，绝缘接头由于存在漏电而无法有效绝缘。响应于G2＝G1，则可在排除绝缘接头存在其他电性连接的前提下，认为绝缘接头已完全失效，绝缘接头由于完全失效而无法有效绝缘。
参见图3，控制终端在接收到多个信号强度之后，可将所接收到的信号强度上传至控制分析软件中进行存储。参见图4，上述漏电率的计算过程可通过控制终端所提供的“公式计算”按钮实现。也就是说，响应于控制终端检测到“公式计算”按钮被选中，则可以通过该控制分析软件，根据所存储的各个信号强度计算得到漏电率。
接下来，对获取参考信号强度的方式进行说明：获取参考信号强度之前，首先通过信号发射器发送多个参考信号，获取各个参考信号对应的噪声信号强度。根据各个参考信号对应的噪声信号强度拟合得到目标关系，存储目标关系。
其中，用于接收多个参考信号的管段与用于接收上述交流信号的管段为同一管段，该参考信号同样为交流电流。通过信号发射器可发送多个参考信号，再通过感应探头检测得到各个参考信号对应的噪声信号强度，任一个噪声信号强度均体现了接收到参考信号的管段本身对未接收到参考信号的管段所造成的影响。也就是说，无论绝缘接头是否能够有效绝缘，只要向第一管段或第二管段发送了交流信号，发送的交流信号本身即会对未接收交流电流的另一管段造成影响。因此，本实施例根据各个参考信号对应的噪声信号强度拟合得到目标关系，以便于能够根据该目标关系确定交流信号对应的噪声信号强度，通过在计算漏电率的过程中结合该交流信号对应的噪声信号强度，避免了交流信号本身所造成的影响，从而保证了确定出的漏电率的准确性。
示例性地，本实施例中拟合得到的噪声信号强度与交流信号之间的目标关系可参见如下的公式(3)，公式(3)对应的曲线图可参见图6：
ξ1＝7.32I1 0.218 (3)
其中，I1表示交流信号的电流值，ξ1表示噪声信号强度。
在示例性实施例中，获取参考信号强度，包括：获取环境信号强度。获取已存储的噪声信号强度与交流信号之间的目标关系，根据目标关系确定交流信号对应的噪声信号强度，将环境信号强度以及交流信号对应的噪声信号强度之和作为参考信号强度。
示例性地，本实施例可根据经验设置环境信号强度，可在模拟管段环境中测量得到环境信号强度区间，将该区间中的任一信号强度作为环境信号强度，还可将目标管段所处环境中实测得到的多个信号强度的平均值作为环境信号强度。在获取环境信号强度后，可根据交流信号的电流值以及上述公式(3)计算得到交流信号对应的噪声信号强度，从而将环境信号强度以及交流信号对应的噪声信号强度值之和作为用于计算漏电率的参考信号强度。在本实施例中，将环境信号强度表示为ξ2，能够理解的是，在环境信号强度ξ2为非零值的情况下，参考信号强度ξ＝ξ2+ξ1。在环境信号强度为零的情况下，参考信号强度ξ＝ξ1。
另外，结合如下的三个应用场景对上述说明中的方法进行说明。
应用场景一：某管段全长43.328km，部分管段受阴极保护，站场内管段示意图可参见图7。在站场外1km测试桩施加128Hz、600mA的交流信号，在站场内通过感应探头探测管段上的多个磁场信号强度，测试结果见表2：
表2站场内管段各点磁场信号强度
由于各个磁场信号强度均大于26dB，因而可确定出绝缘接头对应的磁场信号强度G2大于26dB，从而需要进一步结合漏电率检测绝缘接头的绝缘性能。根据交流信号的电流值600mA以及上述公式(3)，能够计算出噪声信号强度ξ1＝5.63dB。根据上述表2交流信号对应的磁场信号强度G1为57dB，确定绝缘接头对应的磁场信号强度G2为54dB，计算出漏电率η为84.8％，大于26％。因此，确定绝缘接头的绝缘性能不满足目标条件，即该绝缘接头无法有效绝缘。
应用场景二：某输气管段为绝缘接头的绝缘性能可能存在问题，采用信号发射器(例如埋地管线探测仪VLP3发射机)对管段发送频率为128Hz，电流值为50mA的交流信号，获取管段沿线的多个磁场信号强度，得到如图8所示的信号强度曲线。根据图8可知，绝缘接头处的磁场信号强度G2不大于26dB，因而确定绝缘接头的绝缘性能为：能够有效绝缘。
应用场景三：某配气站的站场埋地管段的绝缘接头可能存在绝缘性能问题。埋地管段的示意图可参见图9。采用信号发射器(例如埋地管线探测仪VLP3发射机)对管段发送频率为128Hz，电流值为50mA的交流信号，获取管段沿线的多个磁场信号强度，如表3所示：
表3：
根据表3所示的数据，该管段的信号强度曲线可参见图10。由图10可知，管段中用于发送交流信号处信号最强，越靠近绝缘接头处，电压增益值越小，且绝缘接头对应的磁场信号强度G2小于26dB，因而确定绝缘接头的绝缘性能为能够有效绝缘。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本申请的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种检测绝缘性能的装置，其特征在于，所述装置包括：信号发射器、感应探头及控制终端，所述感应探头包括控制模块、磁场感应模块、锁相放大模块、模数转换模块以及电源模块；
其中，所述控制模块与所述控制终端、所述锁相放大模块及所述模数转换模块分别电连接，所述锁相放大模块还与所述磁场感应模块及所述模数转换模块分别电连接；
所述信号发射器用于发射交流信号，所述磁场感应模块用于基于所述交流信号感应得到电压信号，将所述电压信号传输至所述锁相放大模块；
所述控制模块用于根据所述控制终端发送的指令确定目标频率范围，控制所述锁相放大模块从所述电压信号中提取位于所述目标频率范围内的目标信号，所述锁相放大模块还用于将所提取的目标信号传输至所述模数转换模块；
所述模数转换模块用于将所述目标信号转换为数字信号，将所述数字信号传输至所述控制模块，所述控制模块用于基于所述数字信号确定磁场信号强度，将所述磁场信号强度传输至所述控制终端，所述控制终端用于显示所述磁场信号强度，所述磁场信号强度用于确定绝缘性能；
所述电源模块用于为所述控制模块、所述锁相放大模块及所述模数转换模块供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁相放大模块包括：依次电连接的第一放大器、带通滤波器以及第二放大器，所述第一放大器与所述磁场感应模块电连接，所述第二放大器与所述模数转换模块电连接，所述带通滤波器及所述第二放大器分别与所述控制模块电连接；
所述第一放大器用于对所述磁场感应模块传输的电压信号进行放大，得到第一信号，将所述第一信号传输至所述带通滤波器；
所述带通滤波器用于根据所述控制模块的控制从所述第一信号中提取得到位于所述目标频率范围的第二信号，将所述第二信号传输至所述第二放大器；
所述第二放大器用于根据所述控制模块的控制对所述第二信号进行目标倍数的放大，得到第三信号，将所述第三信号作为所述目标信号传输至所述模数转换模块。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源模块包括：电源及电源管理电路，所述电源管理电路分别与所述电源、所述控制模块、所述锁相放大模块及所述模数转换模块电连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应探头还包括：蓝牙通信模块，所述蓝牙通信模块分别与所述控制模块及所述控制终端电连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述磁场感应模块包括：屏蔽元件以及磁感线圈；
所述屏蔽元件包括壳体及屏蔽层，所述屏蔽层覆盖所述壳体的内壁，所述壳体内部具有空腔，所述磁感线圈位于所述壳体内部的空腔中；
所述磁感线圈包括：空心筒体、导线以及磁芯，所述导线缠绕于所述空心筒体的外壁，且所述导线与所述锁相放大模块连接，所述磁芯插装于所述空心筒体中。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述磁芯的材料为铁镍合金、硅钢以及锰锌铁氧体中的任一种。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导线的缠绕匝数为1000匝以上。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空心筒体的直径为25毫米、30毫米以及36毫米中的任一种。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述屏蔽层为铜质屏蔽层。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空心筒体的材料为聚苯乙烯。
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