CN208270494U - 一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，实现了对电缆橡胶接头进行超声检测。本实用新型包括：超声探头、耦合剂囊、四轴机械扫查装置、超声探伤仪和计算机；耦合剂囊套于超声探头的探头上，且耦合剂囊与被测电缆橡胶接头内弧形结构贴合；超声探头的探头与超声探伤仪的输入端连接，超声探伤仪的输出端与计算机的输入端连接，超声探伤仪用于发射方波脉冲；四轴机械扫查装置包括用于固定超声探头的探头夹具、扫查机构和运动控制器；运动控制器的输入端与计算机的输出端连接，运动控制器的输出端分别与扫查机构的控制端以及探头夹具的控制端连接。

Description

一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统

技术领域

本实用新型涉及电缆检测技术领域，尤其涉及一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统。

背景技术

随着电力需求的增加和电压等级的迅速提升，高压与超高压交联聚乙烯电力电缆系统的应用变得越来越广泛。目前电力电缆中的故障仍时有发生，其中，关于用来连接电缆与电缆以及电缆与其他设备的电缆附件，由于结构复杂且需要现场安装等原因，击穿性故障率远高于电缆本体。硅橡胶因其优异的电气、耐高低温等性能而在电力系统中大量应用于绝缘领域，在电缆附件中也应用得越来越多。

在制造预制式电缆附件过程中,因受生产工艺限制而不可避免地会引入杂质、气隙和微孔等缺陷。在电缆附件运输安装过程中又容易造成机械损伤和应力集中等缺陷。这些缺陷的存在会对硅橡胶的绝缘特性产生重要的影响，使得接头运行时产生局部放电加速绝缘劣化，甚至绝缘内部逐渐形成分层、裂纹或树状的导电通道等缺陷，最终贯穿整个绝缘结构，造成绝缘击穿。

无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能,不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。

超声检测是工业上无损检测的方法之一。超声波进入物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，接收器可对反射波进行分析，对材料的宏观缺陷、微观组织、力学性能等进行无损评价。按原理可分穿透法、共振法和脉冲回波法三种，以后者最为常用。对于宏观缺陷的检测，常用振动频率为0.5-25MHz 的短脉冲波以反射法进行。

因此，需要提供一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统以实现对电缆橡胶接头进行超声检测。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，实现了对电缆橡胶接头进行超声检测。

本实用新型提供了一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，包括：

超声探头、耦合剂囊、四轴机械扫查装置、超声探伤仪和计算机；

所述耦合剂囊套于所述超声探头的探头上，且所述耦合剂囊与被测电缆橡胶接头内弧形结构贴合；

所述超声探头的探头与所述超声探伤仪的输入端连接，所述超声探伤仪的输出端与所述计算机的输入端连接，所述超声探伤仪用于发射方波脉冲；

所述四轴机械扫查装置包括用于固定所述超声探头的探头夹具、扫查机构和运动控制器；

所述运动控制器的输入端与所述计算机的输出端连接，所述运动控制器的输出端分别与所述扫查机构的控制端以及所述探头夹具的控制端连接。

可选地，所述扫查机构包括第一直线位移模组、第二直线位移模组、第三直线位移模组和旋转模组；

所述第一直线位移模组、所述第二直线位移模组和所述第三直线位移模组互相垂直设置，构成XYZ轴位移模组；

所述旋转模组包括带动所述探头夹具旋转的第一步进电机；

所述旋转模组与所述XYZ轴位移模组中Z轴位移模组固定设置。

可选地，所述第一直线位移模组、所述第二直线位移模组和所述第三直线位移模组均由丝杠、直线导轨、滑台转接块和第二步进电机构成；

所述第二步进电机的控制端与所述运动控制器的输出端连接；

所述第二步进电机的驱动端带动所述丝杠转动；

所述第一直线位移模组、所述第二直线位移模组和所述第三直线位移模组之间通过所述滑台转接块互相垂直设置。

可选地，还包括试样架；

所述试样架包括试样底座和弧形承托座；

所述弧形承托座用于放置被测电缆橡胶接头。

可选地，还包括数据采集卡；

所述数据采集卡设置于所述计算机与所述超声探伤仪之间；

所述数据采集卡用于采集超声信号数据。

可选地，还包括平台底板；

所述四轴机械扫查装置和所述试样架均通过螺孔固定设置于所述平台底板上。

可选地，还包括水平仪和四个高度可调螺丝；

四个所述高度可调螺丝设置于所述平台底板的四个角；

所述水平仪设置于所述平台底板上。

可选地，所述超声探头包括直探头和点聚焦探头。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，包括：超声探头、耦合剂囊、四轴机械扫查装置、超声探伤仪和计算机；所述耦合剂囊套于所述超声探头的探头上，且所述耦合剂囊与被测电缆橡胶接头内弧形结构贴合；所述超声探头的探头与所述超声探伤仪的输入端连接，所述超声探伤仪的输出端与所述计算机的输入端连接，所述超声探伤仪用于发射方波脉冲；所述四轴机械扫查装置包括用于固定所述超声探头的探头夹具、扫查机构和运动控制器；所述运动控制器的输入端与所述计算机的输出端连接，所述运动控制器的输出端分别与所述扫查机构的控制端以及所述探头夹具的控制端连接。

本实用新型中，计算机发射信号控制运动控制器控制超声探头和扫查机构在被测电缆橡胶接头的表面进行移动并扫描，超声探伤仪与超声探头结合发出声脉冲，使得声脉冲与被测电缆橡胶接头发生作用，产生回波信号，由计算机对回波信号进行处理和分析，从而能够根据在计算机上显示的缺陷信息对被测电缆橡胶接头的情况进行判断，实现了对电缆橡胶接头进行超声检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型中超声探头和耦合剂囊的结构示意图；

图3为本实用新型中直线位移模组的结构示意图；

图4为本实用新型中探头夹具和旋转模组的结构示意图；

图5为本实用新型中试样架的结构示意图；

图6为本实用新型中平台底板的结构示意图；

其中，附图标记为：

1、平台底板；2、试样架；3、超声探头；4、耦合剂囊；5、四轴机械扫查装置；6、超声探伤仪；7、数据采集卡；8、计算机；11、水平仪；12、高度可调螺丝；13、螺孔；51、运动控制器；52、丝杠；53、直线导轨；54、滑台转接块；55、第二步进电机；56、探头夹具；57、第一步进电机。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，实现了对电缆橡胶接头进行超声检测。

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供了一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统的一个实施例，包括：

超声探头3、耦合剂囊4、四轴机械扫查装置5、超声探伤仪6和计算机 8；

耦合剂囊4套于超声探头3的探头上，且耦合剂囊4与被测电缆橡胶接头内弧形结构贴合；

超声探头3的探头与超声探伤仪6的输入端连接，超声探伤仪6的输出端与计算机8的输入端连接，超声探伤仪6用于发射方波脉冲；

四轴机械扫查装置5包括用于固定超声探头3的探头夹具56、扫查机构和运动控制器51；

运动控制器51的输入端与计算机8的输出端连接，运动控制器51的输出端分别与扫查机构的控制端以及探头夹具56的控制端连接；

需要说明的是，超声探伤仪6能够发射方波脉冲，提高声脉冲的穿透力。计算机8能够对回波信号进行信号带通预处理以滤除噪声信号，能够设置超声探头3的扫查路径，还能够根据接收的回波信号构成B扫和C扫图像。

将被测电缆橡胶接头固定，将装有耦合剂囊4的超声探头3安装在探头夹具56上，与超声探伤仪6的发射口相连，计算机8通过运动控制器51控制超声探头3的机械运动，能使其按照设定的路径进行三维机械运动和单轴旋转运动，以便对被测电缆橡胶接头进行B扫或C扫。

每一次扫查过程中，超声探伤仪6发射一个高压脉冲，高压脉冲作用在超声探头3上，由于逆压电效应，产生一个入射波，入射波通过耦合剂传播进入硅橡胶接头，在遇到界面或缺陷时会发生反射产生回波，回波沿原路径反向传播，被超声探头3接收，由于压电效应，会产生一个电脉冲，该电脉冲被采集后传入计算机8进行处理和分析和结果显示。

本实用新型实施例中，计算机8发射信号控制运动控制器51控制超声探头3和扫查机构在被测电缆橡胶接头的表面进行移动并扫描，超声探伤仪6 与超声探头3结合发出声脉冲，使得声脉冲与被测电缆橡胶接头发生作用，产生回波信号，由计算机8对回波信号进行处理和分析，从而能够根据在计算机8上显示的缺陷信息对被测电缆橡胶接头的情况进行判断，实现了对电缆橡胶接头进行超声检测。

进一步地，扫查机构包括第一直线位移模组、第二直线位移模组、第三直线位移模组和旋转模组；

第一直线位移模组、第二直线位移模组和第三直线位移模组互相垂直设置，构成XYZ轴位移模组；

旋转模组包括带动探头夹具56旋转的第一步进电机57；

旋转模组与XYZ轴位移模组中Z轴位移模组固定设置；

需要说明的是，本实施例中，XYZ轴位移模组的运动范围为500mm，运动精度为2.5um，旋转模组的旋转精度为1.8°。

进一步地，第一直线位移模组、第二直线位移模组和第三直线位移模组均由丝杠52、直线导轨53、滑台转接块54和第二步进电机55构成；

第二步进电机55的控制端与运动控制器51的输出端连接；

第二步进电机55的驱动端带动丝杠52转动；

第一直线位移模组、第二直线位移模组和第三直线位移模组之间通过滑台转接块54互相垂直设置。

进一步地，还包括试样架2；

试样架2包括试样底座和弧形承托座；

弧形承托座用于放置被测电缆橡胶接头。

进一步地，还包括数据采集卡7；

数据采集卡7设置于计算机8与超声探伤仪6之间；

数据采集卡7用于采集超声信号数据；

需要说明的是，数据采集卡7用于采集回波信号，采样率为1GS/s，采样精度为12bit，输入的最大量程为±20V，最小量程为±1V。

进一步地，还包括平台底板1；

四轴机械扫查装置5和试样架2均通过螺孔13固定设置于平台底板1上。

进一步地，还包括水平仪11和四个高度可调螺丝12；

四个高度可调螺丝12设置于平台底板1的四个角；

水平仪11设置于平台底板1上；

需要说明的是，通过水平仪11来判断平台底板1是否水平，若呈不水平状态，可以通过调节平台底板1四个角上的高度可调螺丝12进行调整。

进一步地，超声探头3包括直探头和点聚焦探头。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

1.本系统针对电缆橡胶接头的结构设计了独特的运动扫查装置及扫查方式，能够完整快速的对电缆橡胶接头整体进行扫查；

2.本系统使用耦合剂囊4作为超声探头3与电缆橡胶接头的耦合手段，既不需要使电缆橡胶接头与水接触，对其绝缘性能产生破坏，又避免了超声探头3与电缆橡胶接头的直接接触，对两者表面产生磨损，能够在对电缆橡胶接头不进行破坏的条件下对其进行内部缺陷进行检测；

3.本系统的运动扫查装置精度高，最小位移为2.5um，最小转动角度为 1.8°，能够有效降低缺陷的漏检率；

4.本系统采集速率高达1GS/s，采样精度高达12bit，能够对接头中衰减较大的缺陷回波信号进行可靠的识别和采集；

5.本系统采用模块化设计，每一个模块都能独立进行修改，大大减小了后期维护和升级的难度和成本。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，包括：

超声探头、耦合剂囊、四轴机械扫查装置、超声探伤仪和计算机；

所述耦合剂囊套于所述超声探头的探头上，且所述耦合剂囊与被测电缆橡胶接头内弧形结构贴合；

所述超声探头的探头与所述超声探伤仪的输入端连接，所述超声探伤仪的输出端与所述计算机的输入端连接，所述超声探伤仪用于发射方波脉冲；

所述四轴机械扫查装置包括用于固定所述超声探头的探头夹具、扫查机构和运动控制器；

所述运动控制器的输入端与所述计算机的输出端连接，所述运动控制器的输出端分别与所述扫查机构的控制端以及所述探头夹具的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，所述扫查机构包括第一直线位移模组、第二直线位移模组、第三直线位移模组和旋转模组；

所述第一直线位移模组、所述第二直线位移模组和所述第三直线位移模组互相垂直设置，构成XYZ轴位移模组；

所述旋转模组包括带动所述探头夹具旋转的第一步进电机；

所述旋转模组与所述XYZ轴位移模组中Z轴位移模组固定设置。

3.根据权利要求2所述的电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，所述第一直线位移模组、所述第二直线位移模组和所述第三直线位移模组均由丝杠、直线导轨、滑台转接块和第二步进电机构成；

所述第二步进电机的控制端与所述运动控制器的输出端连接；

所述第二步进电机的驱动端带动所述丝杠转动；

所述第一直线位移模组、所述第二直线位移模组和所述第三直线位移模组之间通过所述滑台转接块互相垂直设置。

4.根据权利要求3所述的电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，还包括试样架；

所述试样架包括试样底座和弧形承托座；

所述弧形承托座用于放置被测电缆橡胶接头。

5.根据权利要求4所述的电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，还包括数据采集卡；

所述数据采集卡设置于所述计算机与所述超声探伤仪之间；

所述数据采集卡用于采集超声信号数据。

6.根据权利要求5所述的电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，还包括平台底板；

所述四轴机械扫查装置和所述试样架均通过螺孔固定设置于所述平台底板上。

7.根据权利要求6所述的电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，还包括水平仪和四个高度可调螺丝；

四个所述高度可调螺丝设置于所述平台底板的四个角；

所述水平仪设置于所述平台底板上。

8.根据权利要求1所述的电缆橡胶接头内部缺陷超声成像检测系统，其特征在于，所述超声探头包括直探头和点聚焦探头。