CN106950228A - 一种复合绝缘子缺陷无损检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合绝缘子缺陷无损检测设备，该设备包括：微波源，用于提供微波信号；波导管，用于将所述微波源提供的微波信号传导至待测物件；耦合探头，用于发射入射信号以及收录被测物件的反射信号，并将所述入射信号和反射信号分离并传送至接收机；接收器，用于收集被测物件的透射信号并传送至接收机。所述微波源提供的微波信号为可变频的微波信号，频率范围为4‑30GHz，步进间隔为0.1MHz；所述复合绝缘子缺陷无损检测设备包括至少两个不同规格的波导管。本发明能够准确地检测出复合绝缘子内部的缺陷情况，同时由于扫频特性，检测结果能够进一步地对缺陷的尺寸进行分析和判断，更具有普适性。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种复合绝缘子的缺陷检测设备。
背景技术
目前，我国挂网使用中的复合绝缘子数量约为700万支，且该数字一直处于增长的状态中。作为高压输电线路绝缘的基石，复合绝缘子在保障国民安全生产生活方面起到了不可替代的作用。由于伞裙老化、机械断裂等原因，复合绝缘子的内部或外部常出现许多肉眼无法识别的缺陷。这些缺陷的存在会极大的降低复合绝缘子的电气性能，并最终导致污闪等重大事故的产生。
当前，对复合绝缘子内部缺陷的无损检测主要有红外、紫外、微波等手段。其中超声、红外等传统手段在检测某些特定类型的缺陷时，有非常良好的表现。但是红外、紫外等检测手段，只能在绝缘子挂网带电时进行检测，对客观环境的要求高。
微波检测技术是近年来逐渐兴起的一种检测技术，通常的微波检测采用反射式检测方法，采用该检测方法只能读取入射信号和反射信号的幅值信息，且该类方法所获得的信息量太小，很容易造成漏检或错检。
同时，通常的微波检测采用的是连续波微波检测技术的复合绝缘子故障判断方法，检测时通过微波振荡源向复合绝缘子发射幅值一定的固定频率(24GHz)连续波，并通过测量发射波信号强度并判断其是否处于正常范围对复合绝缘子进行缺陷检测。采用这种固定频率检测法，其特征频率可能对某一种缺陷比较敏感，对其他缺陷并不敏感。同时，特定频率检测意味着特定的波长，即该检测波对缺陷信号的敏感尺寸是固定的。所以，固定频率检测法只适合用于特定尺寸的特定类型的缺陷的检测。
由此可见，现有的复合绝缘子缺陷检测设备存在普适性低、容易漏检、错检等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于在提供一种能够准确检测出复合绝缘子内部缺陷情况的复合绝缘子缺陷无损检测设备。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种复合绝缘子缺陷无损检测设备，包括：
微波源，用于提供微波信号；
波导管，用于将所述微波源提供的微波信号传导至待测物件；
耦合探头，用于发射入射信号以及收录被测物件的反射信号，并将所述入射信号和反射信号分离并传送至接收机；
接收器，用于收集被测物件的透射信号并传送至接收机；
接收机，用于接收所述入射信号、反射信号以及透射信号并将其传送至分析仪；
分析仪，根据所述入射信号、反射信号以及透射信号计算并分析以确定缺陷的有无和/或估计所述缺陷的大小。
进一步地，所述微波源提供的微波信号为可变频的微波信号。
进一步地，所述可变频的微波信号的频率范围为4-30GHz，步进间隔为0.1MHz。
进一步地，所述复合绝缘子缺陷无损检测设备包括至少两个不同规格的波导管。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)能够准确地检测出复合绝缘子内部的缺陷，能够检测到入射、反射、透射信号的频率、幅值和相位信息，极大地保存了检测数据的信息量以便进行后续分析，由检测到的信号计算得出的散射参数更科学有效；(2)采用扫频式检测法，对各种不同的缺陷类型及其尺寸都可以进行检测，检测结果能够进一步地对缺陷的尺寸进行分析和判断，更具有普适性。
附图说明
图1是为本发明复合绝缘子缺陷无损检测设备的一种实施例的结构示意图。
图2是本发明中散射参数计算原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行更进一步的说明，应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一种复合绝缘子缺陷无损检测设备，包括：
微波源，用于提供微波信号；
波导管，用于将所述微波源提供的微波信号传导至待测物件；
耦合探头，用于发射入射信号以及收录被测物件的反射信号，并将所述入射信号和反射信号分离并传送至接收机；
接收器，用于收集被测物件的透射信号并传送至接收机；
接收机，用于接收所述入射信号、反射信号以及透射信号并将其传送至分析仪；
分析仪，根据所述入射信号、反射信号以及透射信号计算并分析以确定缺陷的有无和/或估计所述缺陷的大小。
进一步地，所述微波源提供的微波信号为可变频的微波信号。
进一步地，所述可变频的微波信号的频率范围为4-30GHz，步进间隔为0.1MHz。
进一步地，所述复合绝缘子缺陷无损检测设备包括至少两个不同规格的波导管。
实施例1
图1为本发明提出的复合绝缘子缺陷无损检测设备的一种实施例的结构示意图，如图所示，该复合绝缘子缺陷无损检测设备包括微波源11、波导管12、耦合探头13、接收器14、接收机15以及分析仪16。
其中，所述微波源11提供可变频的微波信号，频率范围为4-30GHz，步进间隔为0.1MHz，微波波段划分如下：C波段4-8GHz，X波段8-12GHz，Ku波段12-18GHz，K波段18-27GHz，Ka波段27-40GHz。本装置用于实现缺陷检测功能的核心波段为20-26GHz左右，故称“近K波段”，实际使用时可在这个区间内选择任意连续扫频波段；
所述波导管12为微波扫频信号的传导装置，用于沟通微波源11和耦合探头13。
由于不同尺寸的波导管12只能传导特定波形的频率位于某一频段的微波信号，因此根据扫频范围的不同，本实施中的复合绝缘子无损检测设备可定制不同规格的波导管12，以保证扫频信号的正常传导。
本实施例中使用特制的耦合探头13作为入射信号a1的发射探头和反射信号b1的收录探头，以便进行测量。耦合探头13为特制的耦合探头，可以同时满足发射入射信号、接受反射信号并使二者分离的功能，其分离入射信号a1和反射信号b1，并同时将这两个信号分离为信号a和b送到接收机15中。
接收器14是用来收集穿透过被测试件21(例如复合绝缘子)的微波扫频信号的探头，其收集到透射信号b2并将其作为信号c送往接收机15并等待进一步的分析。
上述a信号即为a1信号，b信号即为b1信号，c信号即为b2信号，耦合探头13与接收器14在此过程中只负责收集并传递信号，不改变信号实质内容。
接收机15接收到信号a、信号b、信号c后，将其送入分析仪16进行计算和分析。接收机15不对信号进行处理，仅对3路信号起接收与传递的功能。分析仪16的输入插口无法与耦合探头13、接收器14的输出插头匹配，故加设接收机15进行收集和转换。
分析仪16根据扫频时每个频率值处的信号a、信号b、信号c三个信号，步骤如下：
(1)计算得出该被测试件21在该频率处的四个散射参数S11、S12、S21以及S22，计算公式如下：
其中，a1为入射信号，a2为背景噪声信号，b1为反射信号，b2为透射信号。图2为该理论的抽象解释图，其中DUT即为被测试件。其中背景噪声信号a2，在检测开始前的校正阶段已经测得，可直接从数据库中读取，无需再次测量。
(2)将所有频率的散射参数按频率为横轴进行绘图并分析。
(3)根据散射参数异常的频率的值，确定是否有缺陷，并/或估算其大小。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种复合绝缘子缺陷无损检测设备，其特征在于，包括：
微波源，用于提供微波信号；
波导管，用于将所述微波源提供的微波信号传导至待测物件；
耦合探头，用于发射入射信号以及收录被测物件的反射信号，并将所述入射信号和反射信号分离并传送至接收机；
接收器，用于收集被测物件的透射信号并传送至接收机；
接收机，用于接收所述入射信号、反射信号以及透射信号并将其传送至分析仪；
分析仪，根据所述入射信号、反射信号以及透射信号计算并分析以确定缺陷的有无和/或估计所述缺陷的大小。
2.根据权利要求1所述的复合绝缘子缺陷无损检测设备，其特征在于，所述微波源提供的微波信号为可变频的微波信号。
3.根据权利要求2所述的复合绝缘子缺陷无损检测设备，其特征在于，所述可变频的微波信号的频率范围为4-30GHz，步进间隔为0.1MHz。
4.根据权利要求2所述的复合绝缘子缺陷无损检测设备，其特征在于，所述复合绝缘子缺陷无损检测设备包括至少两个不同规格的波导管。
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