CN219978137U - 一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，包括移动车体、机械臂、太赫兹时域光谱测量结构和电源，机械臂和电源均安装在移动车体上，机械臂远离移动车体的一端设有探测盘；太赫兹时域光谱测量结构包括飞秒光纤激光器、偏置高压源、太赫兹发射天线、太赫兹探测器和光纤延迟线，飞秒光纤激光器设有第一输出端口和第二输出端口，第一输出端口经过光纤连接太赫兹发射天线，太赫兹发射天线还连接偏置高压源，第二输出端口通过光纤经过光纤延迟线后接入太赫兹探测器，太赫兹发射天线和太赫兹探测器均安装在探测盘上。与现有技术相比，本实用新型实现一体化的油浸式电力设备的物质含量探测，并且准确性高，使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及油浸式电力设备探测设备领域，尤其是涉及一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置。
背景技术
电力变压器作为电力系统中关键节点设备，其健康状态直接影响到整个电网的安全稳定运行，一旦发生严重的变压器故障，将带来大规模的停电与巨大的经济损失。因此，通过合理的检测方法对变压器内部绝缘构件老化状态进行探查尤为重要。内绝缘故障是导致变压器故障的主要原因之一。油浸式变压器老化状态的常用评估方法包括绝缘纸抗张强度测试和聚合度测试、绝缘油中溶解气体和糠醛含量测试等。
太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)利用飞秒超快激光激发产生的宽带太赫兹辐射的短脉冲进行物质检测，是一种有效的分析物质内部组成信息的测量技术。太赫兹时域光谱技术已经应用到多种工业领域(无损检测(NDT)、工业进程检验、食品药品质量控制(QC)、安检市场等)。无损检测未来潜力无限。非极性和非金属材料，如纸张、织物、木材、陶瓷和塑料等在光学频段是不透明的，但对于太赫兹辐射而言是透明的，通过分析太赫兹脉冲透过物质前后波形的变化就可以获得光谱信息、折射率信息、吸收系数信息，进而实现定性识别和定量检测。
现有的基于太赫兹时域光谱的检测技术并未形成一体化的轻量化检测装置，也未能实现在现场对油浸式电力设备的物质含量的检测。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，实现一体化的油浸式电力设备的物质含量探测。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，包括移动车体、机械臂、太赫兹时域光谱测量结构和为整个装置供电的电源，所述机械臂和电源均安装在移动车体上，所述机械臂远离移动车体的一端设有探测盘；
所述太赫兹时域光谱测量结构包括飞秒光纤激光器、偏置高压源、太赫兹发射天线、太赫兹探测器和光纤延迟线，所述飞秒光纤激光器设有第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口经过光纤连接所述太赫兹发射天线，所述太赫兹发射天线还连接所述偏置高压源，所述第二输出端口通过光纤经过光纤延迟线后接入太赫兹探测器，所述太赫兹发射天线和太赫兹探测器均安装在所述探测盘上。
进一步地，所述探测盘的截面为圆弧状。
进一步地，所述太赫兹发射天线和太赫兹探测器均正对所述探测盘的圆心。
进一步地，所述太赫兹发射天线的发射端设有第一空间耦合光路。
进一步地，所述太赫兹探测器的探测端设有第二空间耦合光路。
进一步地，所述第一输出端口与太赫兹发射天线之间的光纤线路中串联有第一衰减器。
进一步地，所述光纤延迟线与太赫兹探测器之间的光纤线路中串联有第二衰减器。
进一步地，所述太赫兹时域光谱测量结构还包括锁相放大器和计算机，所述太赫兹探测器、锁相放大器和计算机依次连接。
进一步地，所述机械臂和电源分别位于所述移动车体顶部的两端，所述移动车体顶部还设有电源安装架，所述电源安装在所述电源安装架内，所述电源和电源安装架的整体与所述机械臂和机械臂上的太赫兹时域光谱测量结构的整体的重量相配合。
进一步地，所述机械臂为多轴机械臂。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本方案通过移动车体和机械臂带动太赫兹时域光谱测量结构，可实现根据太赫兹光谱对油浸式电力设备进行物理信息的检测，机械臂的设置方便对油浸式电力设备各个部位进行全面探测，基于太赫兹光谱的感知技术提高了油浸式电力设备物理信息检测的准确性，在偏置电压的作用下产生宽带太赫兹波探测更加准确，并且整体具有时域波形采集和物理信息感知功能。
(2)圆弧状的探测盘能使得太赫兹发射天线和太赫兹探测器均与位于探测盘的圆心处的油浸式电力设备表面保持相同距离，避免距离差异对探测结果的影响，提高了检测结果的准确性。
(3)太赫兹发射天线和太赫兹探测器之间将通过空间耦合光路实现太赫兹波的准直和聚焦，方便样品的高精度测量。
附图说明
图1为本实用新型实施例中提供的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中提供的一种太赫兹时域光谱测量结构的结构示意图；
图中，1、移动车体，2、机械臂，201、探测盘，3、电源，4、电源安装架，5、飞秒光纤激光器，6、偏置高压源，7、太赫兹发射天线，8、太赫兹探测器，9、光纤延迟线，10、第一空间耦合光路，11、第二空间耦合光路，12、第一衰减器，13、第二衰减器，14、锁相放大器，15、计算机，16、油浸式电力设备。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
实施例1
如图1和2所示，本实施例提供一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，包括移动车体1、机械臂2、太赫兹时域光谱测量结构和为整个装置供电的电源3，机械臂2和电源3均安装在移动车体1上，机械臂2远离移动车体1的一端设有探测盘201；
太赫兹时域光谱测量结构包括飞秒光纤激光器5、偏置高压源6、太赫兹发射天线7、太赫兹探测器8和光纤延迟线9，飞秒光纤激光器5设有第一输出端口和第二输出端口，第一输出端口经过光纤连接太赫兹发射天线7，太赫兹发射天线7还连接偏置高压源6，第二输出端口通过光纤经过光纤延迟线9后接入太赫兹探测器8，太赫兹发射天线7和太赫兹探测器8均安装在探测盘201上。
本方案通过移动车体1和机械臂2带动太赫兹时域光谱测量结构，可实现根据太赫兹光谱对油浸式电力设备16进行物理信息的检测，机械臂2的设置方便对油浸式电力设备各个部位进行全面探测，基于太赫兹光谱的感知技术也提高了油浸式电力设备物理信息检测的准确性。
太赫兹时域光谱测量结构的工作原理为：
光纤飞秒激光器发出两束飞秒激光，一束作为泵浦光源，另一束作为探测光源；泵浦光经光纤传输到发射天线上，在偏置电压的作用下产生宽带太赫兹波，该太赫兹波经透射或反射等方式携带着测试样品的信息被同步飞秒激光脉冲激发的太赫兹探测器所接收，获得太赫兹脉冲的电场信息；通过延迟线进行泵浦光和探测光脉冲之间的时间延迟扫描，从而探测并得到整个时域范围内的太赫兹脉冲波形；太赫兹时域脉冲信号经傅里叶变换，可以得到太赫兹脉冲在频域的强度和相位信息；进一步通过波谱分析技术可以得到样品的物理信息。
本方案太赫兹时域光谱测量结构具有时域波形采集和物理信息感知功能。
优选的，探测盘201的截面为圆弧状，太赫兹发射天线7和太赫兹探测器8均正对探测盘201的圆心。
圆弧状的探测盘201能使得太赫兹发射天线7和太赫兹探测器8均与位于探测盘201的圆心处的油浸式电力设备表面保持相同距离，避免距离差异对探测结果的影响，提高了检测结果的准确性。
优选的，太赫兹发射天线7的发射端设有第一空间耦合光路10，太赫兹探测器8的探测端设有第二空间耦合光路11。
太赫兹发射天线7和太赫兹探测器8之间将通过空间耦合光路实现太赫兹波的准直和聚焦，方便样品的高精度测量。
第一输出端口与太赫兹发射天线7之间的光纤线路中串联有第一衰减器12，光纤延迟线9与太赫兹探测器8之间的光纤线路中串联有第二衰减器13。
太赫兹时域光谱测量结构还包括锁相放大器14和计算机15，太赫兹探测器8、锁相放大器14和计算机15依次连接；实现数据的采集，并存储在计算机15内。
优选的，机械臂2和电源3分别位于移动车体1顶部的两端，移动车体1顶部还设有电源安装架4，电源3安装在电源安装架4内，电源3和电源安装架4的整体与机械臂2和机械臂2上的太赫兹时域光谱测量结构的整体的重量相配合，机械臂2为多轴机械臂。由此实现对机械臂2工作过程中的重力平衡，防止发生倾斜事故。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，包括移动车体(1)、机械臂(2)、太赫兹时域光谱测量结构和为整个装置供电的电源(3)，所述机械臂(2)和电源(3)均安装在移动车体(1)上，所述机械臂(2)远离移动车体(1)的一端设有探测盘(201)；
所述太赫兹时域光谱测量结构包括飞秒光纤激光器(5)、偏置高压源(6)、太赫兹发射天线(7)、太赫兹探测器(8)和光纤延迟线(9)，所述飞秒光纤激光器(5)设有第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口经过光纤连接所述太赫兹发射天线(7)，所述太赫兹发射天线(7)还连接所述偏置高压源(6)，所述第二输出端口通过光纤经过光纤延迟线(9)后接入太赫兹探测器(8)，所述太赫兹发射天线(7)和太赫兹探测器(8)均安装在所述探测盘(201)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述探测盘(201)的截面为圆弧状。
3.根据权利要求2所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述太赫兹发射天线(7)和太赫兹探测器(8)均正对所述探测盘(201)的圆心。
4.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述太赫兹发射天线(7)的发射端设有第一空间耦合光路(10)。
5.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述太赫兹探测器(8)的探测端设有第二空间耦合光路(11)。
6.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述第一输出端口与太赫兹发射天线(7)之间的光纤线路中串联有第一衰减器(12)。
7.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述光纤延迟线(9)与太赫兹探测器(8)之间的光纤线路中串联有第二衰减器(13)。
8.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述太赫兹时域光谱测量结构还包括锁相放大器(14)和计算机(15)，所述太赫兹探测器(8)、锁相放大器(14)和计算机(15)依次连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述机械臂(2)和电源(3)分别位于所述移动车体(1)顶部的两端，所述移动车体(1)顶部还设有电源安装架(4)，所述电源(3)安装在所述电源安装架(4)内，所述电源(3)和电源安装架(4)的整体与所述机械臂(2)和机械臂(2)上的太赫兹时域光谱测量结构的整体的重量相配合。
10.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹光谱的油浸式电力设备物理信息检测装置，其特征在于，所述机械臂(2)为多轴机械臂。
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