CN206161595U - 一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，包括发射驱动单元、超声波换能器、信号调理单元、信号采集单元和中央处理器；中央处理器的输出端连接发射驱动单元的输入端，发射驱动单元的输出端连接超声波换能器的输入端；超声波换能器的发射端指向被测绝缘子；超声波换能器的输出端连接信号调理单元的输入端，信号调理单元的输出端连接信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端连接中央处理器。本实用新型基于超声检测技术实现对支柱瓷绝缘子检测，具有效率高，速度快，无需人工计算即可根据专门系统自动判断缺陷的大小、深度和类型的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测装置，具体涉及一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置。
背景技术
高压支柱绝缘子是发电厂和变电站等电网系统的重要设备部件，被广泛应用于现代高压输电电网系统中，起着支撑输电导线和绝缘的作用。由于绝缘子本身工作环境恶劣及自然老化等问题，使得绝缘子极易发生突然断裂，严重影响电网系统的安全、稳定运行。尤其是在近年来大力发展的超高压、特高压、交直流输电系统中，绝缘子的安全运行问题更是直接决定了整个系统的安全水平。引起了国家电网公司有关主管部门的高度关注，他们要求加强对高压支柱瓷绝缘子的技术监督工作，明确了采用超声波检测方法对高压支柱瓷绝缘子及瓷套进行检测的规定来预防断裂。
随着电力用户对送配电安全性和可靠性要求的提高，以及为保证检测人员安全和附近牲畜的安全，要求系统具有能够快速进行缺陷的定位，定量，判断大小的性能。目前，高压支柱绝缘子常用的检测方法有：电压分布法、绝缘电阻法、脉冲电流检测法、紫外成像法、红外测温法。这些检测方法虽然从一定程度上克服了缺陷定位误差的不足之处，缩短了缺陷查找的时间和人力资源浪费，减少了停电事故的发生几率，一定程度上提高了供电可靠性。但这些检测方法仍然存在以下不足之处：①操作复杂，需登高完成，测量安全系数低；②定位缺陷不准确、造价高，环境影响大；③信号提取困难，现场干扰排除。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有高压支柱绝缘子检测所存在的操作复杂、问题，提供一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置。
为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，包括发射驱动单元、超声波换能器、信号调理单元、信号采集单元和中央处理器；中央处理器的输出端连接发射驱动单元的输入端，发射驱动单元的输出端连接超声波换能器的输入端；超声波换能器的发射端指向被测绝缘子；超声波换能器的输出端连接信号调理单元的输入端，信号调理单元的输出端连接信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端连接中央处理器。
上述方案中，发射驱动单元包括电压转换电路和发射电路；电压转换电路的输入端连接中央处理器的输出端，电压转换电路的输出端连接发射电路的输入端，发射电路的输出端连接超声波换能器的输入端。
上述方案中，信号调理单元包括限幅稳压电路，程控增益放大电路和滤波电路；限幅稳压电路的输入端连接超声波换能器的输出端，限幅稳压电路的输出端连接程控增益放大电路的输入端，程控增益放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接信号采集单元的输入端。
上述方案中，程控增益放大电路包括两级放大倍数可调电路和带通滤波器电路；第一级放大倍数可调电路的输入端连接限幅稳压电路，第一级放大倍数可调电路的输出端连接带通滤波器电路的输入端，带通滤波器电路的输出端连接第二级放大倍数可调电路的输入端，第二级放大倍数可调电路的输出端连接滤波电路的输入端。
上述方案中，信号采集单元为A/D转换器。
上述方案中，中央处理器为DSP。
上述检测绝缘子内部缺陷的超声装置，还进一步包括外部存储单元，该外部存储单元与中央处理器连接。
上述检测绝缘子内部缺陷的超声装置，还进一步包括液晶显示器和/或报警单元；液晶显示器和/或报警单元与中央处理器的输出端连接。
上述检测绝缘子内部缺陷的超声装置，还进一步包括打印接口和/或通信接口；打印接口和/或通信接口与中央处理器的输出端连接。
与现有技术相比，本实用新型设计了一种基于超声波检测绝缘子内部缺陷的装置，该装置通过向绝缘子发射超声波，并接收绝缘子返回的超声波，获得待测绝缘子的返回波形，并将其与中央处理器内部存储在正常状态下和/或各种故障状态下的绝缘子的返回波形进行比较，由此来确定支柱绝缘子内部是否正常和/或故障类型，由此实现对支柱瓷绝缘子的自动检测，具有效率高，速度快，无需人工计算即可自动判断缺陷的大小、深度和类型的优点。
附图说明
图1为一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置的原理框图。
具体实施方式
一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，如图1所示，包括发射驱动单元、超声波换能器、信号调理单元、信号采集单元、存储单元和中央处理器。中央处理器的输出端连接发射驱动单元的输入端，发射驱动单元的输出端连接超声波换能器的输入端；超声波换能器的发射端指向被测绝缘子；超声波换能器的输出端连接信号调理单元的输入端，信号调理单元的输出端连接信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端连接中央处理器。
上述发射驱动单元在中央处理器的控制下产生一定范围内的高频脉冲电压信号，激发超声波换能器发射出超声波。发射驱动单元包括电压转换电路和发射电路；电压转换电路的输入端连接中央处理器的输出端，电压转换电路的输出端连接发射电路的输入端，发射电路的输出端连接超声波换能器的输入端。在连续采样时，通过设置发射驱动单元发出的脉冲间隔时间，用中断的方式实现，间歇的向发射电路提供高压脉冲。
上述超声波换能器在接收到发射驱动单元发来的脉冲激励信号后，超声波探头内的晶体发生逆压电效应，产生超声波信号，发射到被测绝缘子中，并获得被测绝缘子的超声波回波信号。
上述信号调理单元对接收到的超声回波信号并进行放大滤波处理。信号调理单元包括限幅稳压电路，程控增益放大电路和滤波电路；限幅稳压电路的输入端连接超声波换能器的输出端，限幅稳压电路的输出端连接程控增益放大电路的输入端，程控增益放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接信号采集单元的输入端。其中程控增益放大电路包括两级放大倍数可调电路和带通滤波器电路；第一级放大倍数可调电路的输入端连接限幅稳压电路，第一级放大倍数可调电路的输出端连接带通滤波器电路的输入端，带通滤波器电路的输出端连接第二级放大倍数可调电路的输入端，第二级放大倍数可调电路的输出端连接滤波电路的输入端。两级放大倍数可调电路放大倍数可通过中央处理器调节。限幅稳压电路接收超声换能器检测到的绝缘子回波电压信号并隔离高压发射信号；程控增益放大电路将接收到的高频电压信号进行增益放大；滤波电路将放大后的回波信号进行初步的降噪滤波处理。
上述信号采集单元用于将放大和滤波后的模拟超声回波信号转换为数字信号以便中央处理器进行分析和处理。在本实用新型中，信号采集单元为高速A/D转换器，高速A/D转换器能够使本装置实现较高信号采样频率，提高检测速度。
上述中央处理器实现整个装置的控制，并完成波形分析和处理功能。由于中央处理器所需运行的数据量较大，因此在本实用新型优选实施例中，中央处理器为DSP。
上述存储单元可以采用中央处理器内置的存储单元，也可以采用外置另设的存储单元，当采用外部存储单元时，该外部存储单元与中央处理器连接。在本实用新型优选实施中，存储单元包括内置存储单元和外置存储单元。双存储单元能够有效提高数据的存取速度。所述存储单元包括SDRAM存储器和FLASH存储器两个部分。FLASH用于存储掉电后需要保存下来的数据以及存储中央处理器自启动程序。SDRAM用于存储中央处理器在运行过程中产生的中间数据。当SDRAM中一组数据存满，SDRAM中的FIFO满标志位会通知触发端触发DSP，DSP进入中断程序并读取缓存数据，这样既解决了速度不匹配问题，又可充分利用DSP资源，从而提高了探伤的实时显示能力。
为了能够将装置的工作状态和检测结果告知检测人员，本检测绝缘子内部缺陷的超声装置还进一步包括液晶显示器和/或报警单元；液晶显示器和/或报警单元与中央处理器的输出端连接。液晶显示器对检测过程和结果进行实时显示，在本实用新型优选实施例中，液晶显示采用5.0英寸高亮度彩色TFT液晶屏幕，800又600分辨率，颜色亮度可调，强光下清晰可见。报警单元在发现绝缘子中存在缺陷时，发出声光报警信号。
此外，本检测绝缘子内部缺陷的超声装置还进一步包括打印接口和/或通信接口；打印接口和/或通信接口与中央处理器的输出端连接。打印接口实现本装置与打印机连接，将生成报告后的数据通过打印机打印。通信接口实现本装置与上位机连接，与上位机进行远距离通信和数据网上传输。
本实用新型工作时，首先DSP向超声波传感器发射出可调脉冲信号，脉冲信号将加载在一个大功率发射脉冲驱动电路上产生一定范围内的高频脉冲电压信号，激发超声波传感器发射出超声波，并在绝缘子中传播，当超声波遇到声阻抗不同的界面时将产生反射，超声波换能器接收反射波并转换为电压信号，信号调理单元接收电压信号并对其进行放大滤波处理，信号采集处理单元对进行初步处理的回波信号进行模数转换，并将信号送至DSP进行数字信号进行处理，当绝缘子中存在缺陷时装置产生声光报警信号，随后生成探伤报告，并直接通过打印机打印探伤报告，从而实现支柱绝缘子的智能化探伤。
Claims (9)
1.一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：包括发射驱动单元、超声波换能器、信号调理单元、信号采集单元和中央处理器；中央处理器的输出端连接发射驱动单元的输入端，发射驱动单元的输出端连接超声波换能器的输入端；超声波换能器的发射端指向被测绝缘子；超声波换能器的输出端连接信号调理单元的输入端，信号调理单元的输出端连接信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端连接中央处理器。
2.根据权利要求1所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：发射驱动单元包括电压转换电路和发射电路；电压转换电路的输入端连接中央处理器的输出端，电压转换电路的输出端连接发射电路的输入端，发射电路的输出端连接超声波换能器的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：信号调理单元包括限幅稳压电路，程控增益放大电路和滤波电路；限幅稳压电路的输入端连接超声波换能器的输出端，限幅稳压电路的输出端连接程控增益放大电路的输入端，程控增益放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接信号采集单元的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：程控增益放大电路包括两级放大倍数可调电路和带通滤波器电路；第一级放大倍数可调电路的输入端连接限幅稳压电路，第一级放大倍数可调电路的输出端连接带通滤波器电路的输入端，带通滤波器电路的输出端连接第二级放大倍数可调电路的输入端，第二级放大倍数可调电路的输出端连接滤波电路的输入端。
5.根据权利要求1所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：信号采集单元为A/D转换器。
6.根据权利要求1所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：中央处理器为DSP。
7.根据权利要求1所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：还进一步包括外部存储单元，该外部存储单元与中央处理器连接。
8.根据权利要求1所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：还进一步包括液晶显示器和/或报警单元；液晶显示器和/或报警单元与中央处理器的输出端连接。
9.根据权利要求1所述的一种检测绝缘子内部缺陷的超声装置，其特征在于：还进一步包括打印接口和/或通信接口；打印接口和/或通信接口与中央处理器的输出端连接。
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