CN115629130A - 盆式绝缘子残余应力的成像方法、系统及试块制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了盆式绝缘子残余应力的成像方法、系统及试块制备方法，属于高压输电技术领域，其中成像方法包括：通过切取同批次盆式绝缘子并对其进行重复退火处理，制得标准试块，得到标准试块的声弹性系数，然后测试盆式绝缘子空间点位在不同频率下的超声波声速，计算获得盆式绝缘子的应力分布云图。本发明采用工业机械臂夹持超声探头按盆式绝缘子尺寸预先标定位置然后进行扫描超声检测，利用计算机对采集到的数据进行处理与分析，得到盆式绝缘子的残余应力分布图像，结合强度理论给出绝缘子可靠性云图，本发明在不破坏盆式绝缘子结构的情况下提高了检测结果准确性，自动化程度高，可有效应用于环氧树脂绝缘子出厂检测。

Description

盆式绝缘子残余应力的成像方法、系统及试块制备方法

技术领域

本发明属于高压输电技术领域，特别涉及盆式绝缘子残余应力的成像方法、系统及试块制备方法。

背景技术

随着我国电力系统中输电线路的电压等级不断提高，气体全封闭组合电器（GIS）与气体绝缘输电线路（GIL）中环氧树脂绝缘件的尺寸不断增大，对其可靠性要求也有极大提升。盆式绝缘子是GIS与GIL中重要的支撑与绝缘结构。但是盆式绝缘子在浇注过程中环氧树脂与固化剂会发生强烈的交联反应产生固化收缩，在降温冷却阶段会出现较大热应变，导致绝缘件内部产生较大的残余应力，且现有出厂检测缺乏相应型式试验与标准，严重影响了运行工况下盆式绝缘子的机械可靠性。

传统残余应力检测方法可大致分为破坏性与非破坏性方法，其中破坏性方法如盲孔法会破坏绝缘件外部结构，因此无法应用于绝缘件残余应力监测；而非破坏性方法如X射线衍射法主要用于晶体材料。基于声弹性效应的方法可以有效检测残余应力，但目前的人工检测方式费时费力、检测集成耦合度低、精度无法保证，因此难以适应环氧树脂盆式绝缘子残余应力的检测需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种盆式绝缘子残余应力的成像方法、系统及试块制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种盆式绝缘子残余应力的成像方法，包括以下步骤：

通过切取同批次盆式绝缘子并对其进行重复退火处理，制得标准试块，得到标准试块的声弹性系数；

基于声弹性系数测试盆式绝缘子空间点位在不同频率下的超声波声速，计算获得盆式绝缘子的应力分布云图，包括：

获取盆式绝缘子的残余应力数据；

沿盆式绝缘子外径划分正方形计算区域；

基于盆式绝缘子的残余应力数据计算正方形计算区域中待测位置坐标数据对应的属性值；

所述属性值的计算公式为：Z_p=G_pW；

式中，Z_p为p点的属性值，72≥P≥1；G_p为p点的格林函数矩阵；W为权重矩阵；

基于属性值和待测位置坐标数据得到盆式绝缘子的应力分布云图；

基于残余应力数据进行可靠性验证。

优选地，得到所述标准试块的声弹性系数，包括以下步骤：

对标准试块施加不同的压力，所述压力大于或等于0；

以设定频率对不同压力下的标准试块发出超声波，并得到传播时间，所述传播时间为超声波在不同压力下标准试块内的传播时间；

基于超声波在不同压力下的标准试块内的传播距离和传播时间得到超声传播速度；

基于超声波传播速度得到声弹性系数。

优选地，所述声弹性系数的公式如下：

；

其中，V₀为压力等于零的标准试块的超声波的传播速度；V为压力大于零的标准试块的超声波的传播速度；K为声弹性系数；σ为不同压强下标准试块的残余应力。

优选地，获取所述盆式绝缘子的残余应力数据，包括以下步骤：

设定坐标原点；

在盆式绝缘子表面选取若干个待测位置，并基于坐标原点获取待测位置的坐标数据；

基于坐标数据测量每个待测位置的超声波的波形图；

基于超声波的波形图与超声波在盆式绝缘子内的传播距离得到待测速度，所述待测速度为超声波在盆式绝缘子内的传播速度；

基于超声波的待测速度和声弹性系数得到待测位置的残余应力数据。

优选地，基于应力分布云图进行可靠性验证，包括以下步骤：

在盆式绝缘子待测位置安装三个应变计，每点处三个应变计间夹角为45°，测量钻孔后盆式绝缘子的应变变化情况，根据如下公式计算出该点位的验证应力的精确数值与方向：

；

其中，ε₁，ε₂，ε₃分别为沿水平方向、斜45°方向与垂直方向的应变计测得的应变，K ₁、K ₂分别为绝缘件的应力释放系数，E为材料弹性模量，

为最大主应力与水平方向应变计的夹角；σ₁为最大验证应力；σ₂为最小验证应力。

将最大验证应力和最小验证应力与获取的盆式绝缘子的待测位置的残余应力数据进行比较，若相对误差在10%以内，则认为残余应力数据准确。

一种盆式绝缘子残余应力的成像系统，包括预处理单元、计算单元和验证单元；

所述预处理单元，用于通过切取同批次盆式绝缘子并对其进行重复退火处理，制得标准试块，得到标准试块的声弹性系数；

所述计算单元，用于基于声弹性系数测试盆式绝缘子空间点位在不同频率下的超声波声速，计算获得盆式绝缘子的应力分布云图，包括：

获取模块，用于获取盆式绝缘子的残余应力数据；

划分模块，用于沿盆式绝缘子外径划分正方形计算区域；

计算模块，用于基于盆式绝缘子的残余应力数据计算正方形计算区域中待测位置坐标数据对应的属性值；

所述属性值的计算公式为：Z_p=G_pW；

式中，Z_p为p点的属性值，72≥P≥1；G_p为p点的格林函数矩阵；W为权重矩阵；

成像模块，用于基于属性值和待测位置坐标数据得到盆式绝缘子的应力分布云图；

所述验证单元，用于基于残余应力数据进行可靠性验证。

优选地，所述预处理单元包括压力模块、超声波模块、测量模块和构建模块；

所述压力模块，用于对标准试块施加不同的压力，所述压力大于或等于0；

所述超声波模块，用于以设定频率对不同压力下的标准试块发出超声波，并得到传播时间，所述传播时间为超声波在不同压力下标准试块内的传播时间；

所述测量模块，用于基于超声波在不同压力下的标准试块内的传播距离和传播时间得到超声传播速度；

所述构建模块，用于基于超声波传播速度得到声弹性系数。

优选地，所述获取模块包括设定子模块、选取子模块、获取子模块、计算子模块和数据集子模块；

所述设定子模块，用于设定坐标原点；

所述选取子模块，用于在盆式绝缘子表面选取若干个待测位置，并基于坐标原点获取待测位置的坐标数据；

所述获取子模块，用于基于坐标数据测量每个待测位置的超声波的波形图；

所述计算子模块，用于基于超声波的波形图和超声波在盆式绝缘子内的传播距离得到待测速度，所述待测速度为超声波在盆式绝缘子内的传播速度；

所述数据集子模块，用于基于待测速度和声弹性系数得到待测位置的残余应力数据。

优选地，所述验证单元包括第一验证模块和第二验证模块；

所述第一验证模块，用于在盆式绝缘子待测位置安装三个应变计，每点处三个应变计间夹角位45°，测量钻孔后盆式绝缘子的应变变化情况，计算出该待测位置的验证应力的精确数值与方向：

所述第二验证模块，用于将最大验证应力和最小验证应力与获取的盆式绝缘子的待测位置的残余应力数据进行比较，若相对误差在10%以内，则认为残余应力数据准确。

优选地，所述标准试块的材料包括环氧树脂。

一种标准试块的制备方法，包括以下步骤：

选取同一批次盆式绝缘子，在其上切取一个长方体标准试块，尺寸要求为长度、宽度不小于40mm，高度不小于10mm。

对标准试块进行去应力退火，将标准试块放置在工业用烤箱中，以5k/min升温速率升至100℃保持1h，后以5k/min速率降温至室温，保持20min，重复2次。

将标准试块放置在室外环境20天，进行自然时效处理。

本发明的有益效果：

1、本发明提出的盆式绝缘子应力的分析方法、系统，采用工业机械臂夹持超声探头按盆式绝缘子尺寸预先标定位置然后进行扫描超声检测，利用计算机对采集到的数据进行处理与分析，得到盆式绝缘子的残余应力分布图像，结合强度理论给出绝缘子可靠性云图，本发明在不破坏盆式绝缘子结构的情况下提高了检测结果准确性，自动化程度高，可有效应用于环氧树脂绝缘子出厂检测；

2、本发明在获取残余应力数据后还提出了对残余用力准确性进行验证的方法，通过使用应变计对盆式绝缘子进行误差验证，验证了用超声波测量应力的准确性；

3、本发明采用的标准试块可认为其内部无残余应力，使用液压机对标准试块施加不同压力载荷并测定声速，获得声速-应力对应函数关系，进而得到声弹性系数，为后续残余应力检测提供了基础参数；

4、本发明先对被测件进行几何参数的测量与标定，对工业机械臂编写扫描路径实现在被测盆式绝缘子各个待测点位自动发出与接收超声信号的功能，利用声弹性效应方程，得出该声速对应的残余应力的大小和位置信息并以矩阵形式储存，实现对同型号盆式绝缘子进行批量检测，且减少由人为因素造成的系统误差。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1示出了本发明的盆式绝缘子应力的分析方法流程图；

图2示出了本发明的残余应力云图；

图3示出了本发明的残余应力风险等级图；

图4示出了本发明的盆式绝缘子应力的分析系统结构图；

图5示出了本发明的压力模块和超声波模块的结构图；

图6示出了本发明的的超声发射仪、接收探头、机械臂、示波器和计算机的流程示意图；

图7示出了本发明的盆式绝缘子应力的分析系统的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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做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。

一种盆式绝缘子残余应力的成像方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：通过切取同批次盆式绝缘子并对其进行重复退火处理，制得标准试块，得到标准试块的声弹性系数；

S2：基于声弹性系数测试盆式绝缘子空间点位在不同频率下的超声波声速，计算获得盆式绝缘子的应力分布云图，包括：

S201：获取盆式绝缘子的残余应力数据；

S202：沿盆式绝缘子外径划分正方形计算区域，将插值点位的个数扩展为边长数值的10倍，根据双条和样条插值函数算法依据72组残余应力数据进行计算；

S203：基于盆式绝缘子的残余应力数据计算正方形计算区域中待测位置坐标数据对应的属性值，包括：

将72个点的坐标数据转换为坐标矩阵，记为X=[x₁、x₂、…、x_k]^T，Y=[y₁、y₂、…、y_k]^T，属性值对应矩阵Z=[z₁、z₂、…、z_k]^T，k≤72；

然后k阶的格林函数矩阵记为G，具体如下：

；

其中，

；

式中，

；

权重矩阵记为W，W=G^-1Z；

计算p点的1×k阶的格林函数矩阵G_p，k≥p≥1，G_p=[d_p1 d_p2 … d_pk]；

最后的到p点的属性值Z_p；

属性值的计算公式为：Z_p=G_pW；

式中，Z_p为p点的属性值，72≥P≥1；G_p为p点的格林函数矩阵；W为权重矩阵；具体的，以72组坐标数据为例，计算出72个对应的属性值，每个属性值对应了每个坐标的应力值，从而得到如图2所示的应力分布云图，其中将绝缘子几何尺寸以外的区域数据去除，图例中应力正值表示拉应力，负值表示压应力。

S204：基于属性值和待测位置坐标数据得到盆式绝缘子的应力分布云图；

S3：基于残余应力数据进行可靠性验证，包括

S301：在盆式绝缘子待测位置安装三个应变计，每点处三个应变计间夹角为45°，测量钻孔后盆式绝缘子的应变变化情况，根据如下公式计算出该点位的验证应力的精确数值与方向：

；

其中，ε₁，ε₂，ε₃分别为沿水平方向、斜45°方向与垂直方向的应变计测得的应变，K ₁、K ₂分别为绝缘件的应力释放系数，E为材料弹性模量；

为最大主应力与水平方向应变计的夹角；σ₁为最大验证应力；σ₂为最小验证应力。

S302：将最大验证应力和最小验证应力与获取的盆式绝缘子的待测位置的残余应力数据进行比较，若相对误差在10%以内，则认为残余应力数据准确。

需要说明的是，标准试块初始状态可认为其内部无残余应力，其结构为块状样品，盆式绝缘子为盆状结构。另外，当获得应力分布云图后，可以根据每个测量位置的坐标计算得到的应力值，确定盆式绝缘子的机械可靠性风险系数，具体如下：

其中，σ_m为计算得到的应力值；σ_T为材料的抗拉强度；η为盆式绝缘子的机械可靠性风险系数。

对风险系数进行上述步骤中的相同插值拟合方法，绘制出盆式绝缘子残余应力的风险系数云图如图3所示，风险值范围为0~1。

进一步地，得到标准试块的声弹性系数，包括以下步骤：

对标准试块施加不同的压力，压力大于或等于0；

以设定频率对不同压力下的标准试块发出超声波，并得到传播时间，传播时间为超声波在不同压力下标准试块内的传播时间；

基于超声波在不同压力下的标准试块内的传播距离和传播时间得到超声传播速度；

基于超声波传播速度得到声弹性系数。

需要说明的是，在测量标准试块的的声弹性系数过程中，超声波会以设定的频率进入标准试块，直至碰到标准试块的壁面进行反弹，再返回超声波发射处的位置；另外，对标准试块所加压力不同，超声波在其内部的传播速度也会不一样，通过将不同压强下传播时间的数据收集起来进行分析，就可以根据声弹性方程的公式计算出声弹性系数的大小，具体地，声弹性系数的公式如下：

；

其中，V₀为压力等于零的标准试块的超声波的传播速度；V为压力大于零的标准试块的超声波的传播速度；K为声弹性系数；σ为不同压强下标准试块的残余应力。

进一步地，获取盆式绝缘子的残余应力数据，包括以下步骤：

设定坐标原点；

在盆式绝缘子表面选取若干个待测位置，并基于坐标原点获取待测位置的坐标数据；一般情况下在盆式绝缘子表面事先标定好等距且不同高度的一圈24个点位共计72个点位的待测位置，根据盆式绝缘子的尺寸对各点位的空间几何位置进行确定。

基于坐标数据测量每个待测位置的超声波的波形图；

基于超声波的波形图与超声波在盆式绝缘子内的传播距离得到待测速度，待测速度为超声波在盆式绝缘子内的传播速度；

基于超声波的待测速度和声弹性系数得到待测位置的残余应力数据；具体的，72个点位测量结束后，调用软件将72个点位的波形图处理转换为文本文档，之后筛选出波形中一次回波与二次回波的峰值，二者间的时间差即为超声波信号在双倍盆式绝缘子厚度L的声程中的传播时间t，公式如下：

V_测=2L/t；其中，V_测为待测速度。

通过上述公式可以求出盆式绝缘子上72个点的各点对应的待测速度，再通过声弹性系数公式自动计算出各测量点应力分布，并根据位置信息以矩阵形式存储各处应力值。

一种盆式绝缘子残余应力的成像系统，如图4所示，包括预处理单元、计算单元和验证单元；其中预处理单元，用于通过切取同批次盆式绝缘子并对其进行重复退火处理，制得标准试块，得到标准试块的声弹性系数；计算单元，用于基于声弹性系数测试盆式绝缘子空间点位在不同频率下的超声波声速，计算获得盆式绝缘子的应力分布云图，包括：获取模块，用于获取盆式绝缘子的残余应力数据；划分模块，用于沿盆式绝缘子外径划分正方形计算区域；计算模块，用于基于盆式绝缘子的残余应力数据计算正方形计算区域中待测位置坐标数据对应的属性值；

属性值的计算公式为：Z_p=G_pW；

式中，Z_p为p点的属性值，72≥P≥1；G_p为p点的格林函数矩阵；W为权重矩阵；

成像模块，用于基于属性值和待测位置坐标数据得到盆式绝缘子的应力分布云图；

验证单元，用于基于残余应力数据进行可靠性验证。

进一步地，预处理单元包括压力模块、超声波模块、测量模块和构建模块；其中压力模块，用于对标准试块施加不同的压力，压力大于或等于0；超声波模块，用于以设定频率对不同压力下的标准试块发出超声波，并得到传播时间，传播时间为超声波在不同压力下标准试块内的传播时间；测量模块，用于基于超声波在不同压力下的标准试块内的传播距离和传播时间得到超声传播速度；构建模块，用于基于超声波传播速度得到声弹性系数。

需要说明的是，如图5所示，压力模块一般使用液压机对盆式绝缘子和标准试块施加压力，而超声波模块则包括超声发射仪、接收探头和机械臂。

进一步地，获取模块包括设定子模块、选取子模块、获取子模块、计算子模块和数据集子模块；设定子模块，用于设定坐标原点；选取子模块，用于在盆式绝缘子表面选取若干个待测位置，并基于坐标原点获取待测位置的坐标数据；获取子模块，用于基于坐标数据测量每个待测位置的超声波的波形图；计算子模块，用于基于超声波的波形图和超声波在盆式绝缘子内的传播距离得到待测速度，待测速度为超声波在盆式绝缘子内的传播速度；数据集子模块，用于基于待测速度和声弹性系数得到待测位置的残余应力数据。

需要说明的是，设定原点位置就是通过上位机初始机械臂的位置，以该点为原点，另外在设定原点之前需要将示波器与电脑连接在一起，使用计算机在线观测波形。获取子模块在获取波形图时需要将待测位置的空间坐标录入机械臂上位机中，用延时指令使机械臂夹持接收探头在各测量点位稳定停止20秒，待检测波形稳定后，自动保存波形。

如图6所示，超声发射与接收探头为集成结构，整体安装在机械臂上，机械臂通过超声发射仪和接收探头自动扫描盆式绝缘子，获取各位置盆式绝缘子内部的超声传播速度，然后将采集到的数据传输到示波器，得到稳定的波形图，最后通过计算机进行超声传播时间提取的处理。

如图7所示，该系统在运行过程中，具体包括以下步骤：

在程序启动之前，一方面将设备连接好，并初始化机械臂的位置，设置原点；另一方面在盆式绝缘子上标定好坐标，并将其录入机械臂的上位机；

随后程序启动，机械臂带着超声探头对盆式绝缘子表面进行扫描，在每个点位上保持20s，获得稳定的波形图，并将波形图处理为文本文档，之后筛选出波形中一次回波与二次回波的峰值，得到超声传播时间。根据盆式绝缘子厚度与超声传播时间计算出超声传播速度。通过声弹性系数（图中的声弹性方程）求出各点的应力，再通过双调和样条插值方法拟合出盆式绝缘子整体应力，从而获得残余应力云图和残余应力风险系数。

优选地，验证单元包括第一验证模块和第二验证模块；

第一验证模块，用于在盆式绝缘子待测位置安装三个应变计，每点处三个应变计间夹角为45°，测量钻孔后盆式绝缘子的应变变化情况，计算出该待测位置的验证应力的精确数值与方向：

第二验证模块，用于将最大验证应力和最小验证应力与获取的盆式绝缘子的待测位置的残余应力数据进行比较，若相对误差在10%以内，则认为残余应力数据准确。

需要说明的是，盆式绝缘子的材料包括环氧树脂、微米氧化铝和固体固化剂。

本发明的目的是针对现有环氧树脂盆式绝缘子内部残余应力缺乏简便、自动化程度高的检测手段，而提出一种基于声弹性效应的盆式绝缘子内部残余应力快速检测与成像方法，整体装置由机械臂、超声发射仪、示波器、超声收发探头、计算机组成。首先制作标准试块，测出环氧绝缘材料的声弹性系数与基础声速，之后根据盆式绝缘子的几何尺寸编写机械臂空间运动路径，将超声探头与机械臂进行固定，完成盆式绝缘子外表面72个点位的自动扫描检测，将采集的声速信号通过声弹性方程转换成应力数据，利用计算机软件采用双调和样条插值算法生成盆式绝缘子残余应力分布云图，结合材料的抗拉强度对盆式绝缘子内部残余应力风险情况进行分析评估。整套系统自动化程度较高，可减少人为因素对试验结果的影响，且测量结果直观清晰。

下面对该系统和方法中的盆式绝缘子标准试块的制备方法进行说明，包括以下步骤：

A1：选取同一批次盆式绝缘子，在其上切取一个长方体标准试块，尺寸要求为长度、宽度不小于40mm，高度不小于10mm。

A2：对标准试块进行去应力退火，将标准试块放置在工业用烤箱中，以5k/min升温速率升至100℃保持1h，后以5k/min速率降温至室温，保持20min，重复2次。

A3：将标准放置在室外环境20天，进行自然时效处理。

需要说明的是，采用与盆式绝缘子同批次的绝缘子上取样制成的环氧树脂复合材料标准试块，由于体积小、且经过去应力退火处理，及自然时效处理，可认为其内部无残余应力。

另外，还可以通过如下方法制备标准试块：

B1：选用盆式绝缘子标准的模具，并对模具预处理，具体包括：

在模具内表面喷涂脱模剂，在通风橱内静置5分钟；

B2：将环氧树脂、氧化铝粉末、固体固化剂和模具放入工业用烤箱中进行预热，其中预热温度为100摄氏度，预热时间为1h。

B3：预热完成后将环氧树脂与氧化铝粉末混合并搅拌，再加入固化剂并再次搅拌，使其混合均匀，搅拌均匀后将混合物放入旋片式真空泵中进行2次总时长为20分钟的真空脱泡，其中环氧树脂、固化剂、氧化铝粉末的质量比为100:44:306。

B4：将混合物倒入预热好的模具中，放入烤箱中固化，固化完成后冷却至室温后脱模，固化时的温度为140摄氏度，固化时间为14h。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种盆式绝缘子残余应力的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过切取同批次盆式绝缘子并对其进行重复退火处理，制得标准试块，得到标准试块的声弹性系数；

基于声弹性系数测试盆式绝缘子空间点位在不同频率下的超声波声速，计算获得盆式绝缘子的应力分布云图，包括：

获取盆式绝缘子的残余应力数据；

沿盆式绝缘子外径划分正方形计算区域；

基于盆式绝缘子的残余应力数据计算正方形计算区域中待测位置坐标数据对应的属性值；

所述属性值的计算公式为：Z_p=G_pW；

式中，Z_p为p点的属性值，72≥P≥1；G_p为p点的格林函数矩阵；W为权重矩阵；

基于属性值和待测位置坐标数据得到盆式绝缘子的应力分布云图；

基于残余应力数据进行可靠性验证。

2.根据权利要求1所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像方法，其特征在于，得到所述标准试块的声弹性系数，包括以下步骤：

对标准试块施加不同的压力，所述压力大于或等于0；

以设定频率对不同压力下的标准试块发出超声波，并得到传播时间，所述传播时间为超声波在不同压力下标准试块内的传播时间；

基于超声波在不同压力下的标准试块内的传播距离和传播时间得到超声传播速度；

基于超声波传播速度得到声弹性系数。

3.根据权利要求2所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像方法，其特征在于，所述声弹性系数的公式如下：

；

其中，V₀为压力等于零的标准试块的超声波的传播速度；V为压力大于零的标准试块的超声波的传播速度；K为声弹性系数；σ为不同压强下标准试块的残余应力。

4.根据权利要求3所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像方法，其特征在于，获取所述盆式绝缘子的残余应力数据，包括以下步骤：

设定坐标原点；

在盆式绝缘子表面选取若干个待测位置，并基于坐标原点获取待测位置的坐标数据；

基于坐标数据测量每个待测位置的超声波的波形图；

基于超声波的波形图与超声波在盆式绝缘子内的传播距离得到待测速度，所述待测速度为超声波在盆式绝缘子内的传播速度；

基于超声波的待测速度和声弹性系数得到待测位置的残余应力数据。

5.根据权利要求1所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像方法，其特征在于，基于应力分布云图进行可靠性验证，包括以下步骤：

在盆式绝缘子待测位置安装三个应变计，每点处三个应变计间夹角为45°，测量钻孔后盆式绝缘子的应变变化情况，根据如下公式计算出该点位的验证应力的精确数值与方向：

；

其中，ε₁，ε₂，ε₃分别为沿水平方向、斜45°方向与垂直方向的应变计测得的应变；K ₁、K ₂分别为绝缘件的应力释放系数，E为材料弹性模量；

为最大主应力与水平方向应变计的夹角；σ₁为最大验证应力；σ₂为最小验证应力；

将最大验证应力和最小验证应力与获取的盆式绝缘子的待测位置的残余应力数据进行比较，若相对误差在10%以内，则认为残余应力数据准确。

6.一种盆式绝缘子残余应力的成像系统，其特征在于，包括预处理单元、计算单元和验证单元；

所述预处理单元，用于通过切取同批次盆式绝缘子并对其进行重复退火处理，制得标准试块，得到标准试块的声弹性系数；

所述计算单元，用于基于声弹性系数测试盆式绝缘子空间点位在不同频率下的超声波声速，计算获得盆式绝缘子的应力分布云图，包括：

获取模块，用于获取盆式绝缘子的残余应力数据；

划分模块，用于沿盆式绝缘子外径划分正方形计算区域；

计算模块，用于基于盆式绝缘子的残余应力数据计算正方形计算区域中待测位置坐标数据对应的属性值；

所述属性值的计算公式为：Z_p=G_pW；

式中，Z_p为p点的属性值，72≥P≥1；G_p为p点的格林函数矩阵；W为权重矩阵；

成像模块，用于基于属性值和待测位置坐标数据得到盆式绝缘子的应力分布云图；

所述验证单元，用于基于残余应力数据进行可靠性验证。

7.根据权利要求6所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像系统，其特征在于，所述预处理单元包括压力模块、超声波模块、测量模块和构建模块；

所述压力模块，用于对标准试块施加不同的压力，所述压力大于或等于0；

所述超声波模块，用于以设定频率对不同压力下的标准试块发出超声波，并得到传播时间，所述传播时间为超声波在不同压力下标准试块内的传播时间；

所述测量模块，用于基于超声波在不同压力下的标准试块内的传播距离和传播时间得到超声传播速度；

所述构建模块，用于基于超声波传播速度得到声弹性系数。

8.根据权利要求6所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像系统，其特征在于，所述获取模块包括设定子模块、选取子模块、获取子模块、计算子模块和数据集子模块；

所述设定子模块，用于设定坐标原点；

所述选取子模块，用于在盆式绝缘子表面选取若干个待测位置，并基于坐标原点获取待测位置的坐标数据；

所述获取子模块，用于基于坐标数据测量每个待测位置的超声波的波形图；

所述计算子模块，用于基于超声波的波形图和超声波在盆式绝缘子内的传播距离得到待测速度，所述待测速度为超声波在盆式绝缘子内的传播速度；

所述数据集子模块，用于基于待测速度和声弹性系数得到待测位置的残余应力数据。

9.根据权利要求6所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像系统，其特征在于，所述验证单元包括第一验证模块和第二验证模块；

所述第一验证模块，用于在盆式绝缘子待测位置安装三个应变计，每点处三个应变计间夹角为45°，测量钻孔后盆式绝缘子的应变变化情况，计算出该待测位置的验证应力的精确数值与方向：

所述第二验证模块，用于将最大验证应力和最小验证应力与获取的盆式绝缘子的待测位置的残余应力数据进行比较，若相对误差在10%以内，则认为残余应力数据准确。

10.根据权利要求6所述的一种盆式绝缘子残余应力的成像系统，其特征在于，所述标准试块的材料包括环氧树脂。

11.一种制备方法，用于制备权利要求6-10任一项所述的标准试块，其特征在于，包括以下步骤：

选取同一批次盆式绝缘子，在其上切取一个长方体标准试块，尺寸要求为长度、宽度不小于40mm，高度不小于10mm；

对标准试块进行去应力退火，将标准试块放置在工业用烤箱中，以5k/min升温速率升至100℃保持1h，后以5k/min速率降温至室温，保持20min，重复2次；

将标准试块放置在室外环境20天，进行自然时效处理。

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