CN108535609B - 一种pcb天线及用于gis绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCB天线，其包括基板和设于基板表面的天线，所述基板具有分别位于其两侧面的第一表面和第二表面，所述第一表面上设有并联连接的第一圆环天线和第二圆环天线，所述第二表面上设有串联连接的第三圆环天线和第四圆环天线，其中第四圆环天线具有向其内凹进的内凹部。此外，本发明还公开一种用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器，包括：金属壳体、金属盖板、上述的PCB天线、接触式超声传感器、第一线缆、第二线缆以及第一金属线缆压座和第二金属线缆压座。所述的PCB天线通过采用异面结构从而使得PCB天线包括两个不同的检测主频带，以适用于不同放电信号的检测。

Description

一种PCB天线及用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传 感器

技术领域

本发明涉及一种天线以及包括该天线的传感器，尤其涉及一种可以用于绝缘缺陷检测的天线以及包括该天线的传感器。

背景技术

随着国民经济的不断发展和我国电力***规模的不断增加，对电网运行的安全性和可靠性要求日益提高。电网的安全运行，主要取决于高压电气设备的安全运行，而电气设备的运行可靠性在很大程度上依赖于电气设备制造和安装的质量以及设备的检修、运行维护和必要的预防性试验等。

气体绝缘开关设备(Gas-Insulated-Switchgear,GIS)因其可靠性高，占地面积小、维护简单、检修周期长等优点而在电网中得到了广泛的应用。研究表明，GIS设备设计、制造、运输、安装过程中的一些偶然因素会造成一些先天性局部缺陷，如气泡、裂缝、悬浮导电质点和毛刺等。这些缺陷会造成GIS设备某些区域电场强度过高，当高于绝缘介质的击穿场强时就会发生局部放电。局部放电既是表征GIS设备绝缘状况的特征量，又是引起绝缘劣化的主要原因。通过局部放电检测，可及时发现GIS设备内部存在的绝缘缺陷，避免设备发生突发性绝缘击穿事故，这对保证GIS设备及电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。

局部放电检测方法通常包括：脉冲电流法、超声波法、化学检测法、光学检测法、特高频(Ultra High Frequency)法。其中，特高频法和超声波法是目前现场GIS设备主要采用的带电检测方法。特高频(UHF)法以其灵敏度高，覆盖范围大，抗干扰能力强等优点，近年来已成为GIS设备局部放电检测的主要手段。超声波法检测的声音信号，不受电磁干扰的影响，在抗干扰方面具有明显的优势，此外，由于超声波的传播速度慢，在精确定位方面具有明显的优势。

若是可以将特高频和超声波两种检测方法结合起来，则可以大幅提高现场带电检测结果的可靠性和定位的精确度。但考虑到将特高频与超声波两种方法结合起来，需要同时检测特高频信号和超声波信号，也就是说同时使用特高频传感器和超声波传感器，在安装及使用上均非常不便，且会涉及使用两套完全不同的***，信号同步困难，对声电信号联合定位不利。基于此，期望获得一种用于GIS局部放电带电检测的外置式声电复合传感器。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种PCB天线，该PCB天线通过采用异面结构从而使得PCB天线包括两个不同的检测主频带，以适用于不同放电信号的检测。

基于上述目的，本发明提出了一种PCB天线，其包括基板和设于基板表面的天线，其中，所述基板具有分别位于其两侧面的第一表面和第二表面，所述第一表面上设有并联连接的第一圆环天线和第二圆环天线，所述第二表面上设有串联连接的第三圆环天线和第四圆环天线，其中第四圆环天线具有向其内凹进的内凹部。

对于本发明所述的PCB天线而言，通过设计异面结构从而使得PCB天线包括两个不同的检测主频道，以适用于不同放电信号的检测。具体来说，第一表面上设有并联连接的第一圆环天线和第二圆环天线，可用于检测放电信号中的频率较高的部分，例如1.3-1.5GHz，而第二表面上设有串联连接的第三圆环天线和第四圆环天线，其中第四圆环天线具有向其内凹进的内凹部，内凹部的设置是为了通过对称弯曲改进，从而增加天线的有效长度来降低谐振频率。此外，第三圆环天线和第四套圆环天线所在的第二表面与第一圆环天线和第二圆环天线所在的第一表面处于不同的平面，因而，谐振频率也不相同，第二表面可用于检测放电信号中的频率较低的部分，例如400-600MHz。

进一步地，在本发明所述的PCB天线中，所述第一圆环天线和第二圆环天线的直径相同，且所述第一圆环天线和第二圆环天线的谐振频率相同。

上述方案中，由于第一圆环天线与第二圆环天线的直径相同，且所述第一圆环天线和第二圆环天线的谐振频率相同，藕合的能量增加，有利于检测放电信号中的频率较高的部分。

进一步地，在本发明所述的PCB天线中，所述第四圆环天线具有彼此相对地对称设置的至少一对所述内凹部。

进一步地，在本发明所述的PCB天线中，所述基板为环氧树脂板。

相应的，本发明的另一目的在于提供一种用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器，采用该外置式声电复合传感器可以有效将特高频和超声波两种检测方法结合，从而提高了现场带点检测结构的可靠性和定位的精确度。

基于上述目的，本发明提出了一种用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器，包括：

金属壳体，其内设有隔板以将金属壳体内部分为第一空间和第二空间，所述隔板上设有线缆孔，所述第一空间的壁上设有第一接头和第二接头；

金属盖板，其盖设于所述金属壳体上，以将第一空间形成为封闭空间；

上述的PCB天线，其设于所述第二空间内；

接触式超声传感器，其设于所述第二空间内，所述接触式超声传感器的检测端面在检测状态下与被测设备接触；

第一线缆，其第一端与所述PCB天线连接，其第二端穿过隔板上的线缆孔与所述第一接头连接；

第二线缆，其第一端与所述接触式超声传感器连接，其第二端穿过隔板上的线缆孔与所述第二接头连接；

第一金属线缆压座和第二金属线缆压座，其均设于隔板上位于第一空间的一侧，所述第一金属线缆压座和第二金属线缆压座分别对应与第一线缆和第二线缆的金属芯接触连接。

检测时，本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器可以与检测***连接，PCB天线用于检测被测设备的特高频信号，通过第一线缆和与第一线缆的金属芯接触连接的第一金属线缆压座传送特高频信号；接触式超声传感器在检测状态下与被测设备接触，接触式超声传感器用于接收超声信号，并且通过第二线缆和与第二线缆的金属芯接触连接的第二金属线缆压座接收传送超声信号。通过上述设置使得所述的外置式声电复合传感器可以将特高频与超声波检测方法结合起来，同时检测特高频信号和超声信号，并且信号同步方便，有利于声电信号联合定位。

其中，金属壳体可以有效地屏蔽外部的电磁信号，尽可能地排除信号干扰，保障检测质量。在本发明所述的技术方案中，线缆孔的直径可以略大于线缆的直径，以便线缆可以穿过该线缆孔。

此外，在本发明所述的技术方案中，第一金属线缆压座和第二金属线缆压座分别对应与第一线缆和第二线缆的金属芯接触连接，以使第一线缆以及第二线缆在对应的金属线缆压座处起到良好的接地作用。为了使第一线缆、第二线缆与对应的金属线缆压座接触更可靠，在一些实施方式中，可以在此处用焊锡焊接一下。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，其还包括：

柱形的支撑套，其上开设有沿其轴向方向延伸的槽，所述支撑套设于第二空间内并且设于所述隔板和所述PCB天线的基板之间，所述接触式超声传感器套设于所述支撑套内，接触式超声传感器的信号输出接头自所述槽内伸出；

弹性元件，其设于所述支撑套内，并设于接触式超声传感器的底端面和隔板之间；

其中，所述PCB天线的基板上设有孔，以使所述接触式超声传感器的检测端面能够自PCB天线的基板和支撑套伸出，以与被测设备接触；所述弹性元件在支撑套的轴向方向上向接触式超声传感器施加压力，以在检测状态下将其按压在被测设备上。

上述方案中，支撑套可以采用绝缘材料，例如强度较好的塑料；弹性元件可以采用强力弹簧。此外，弹性元件的整体长度设置为略长于接触式超声传感器底部到支撑套底部的距离，以使得在没有外力作用时，接触式超声传感器始终处于支撑套的顶端，且接触式超声传感器的顶部略高于金属壳体。测试时，将外置式声电复合传感器贴附于GIS设备的盆式绝缘子，使金属壳体的底部与盆式绝缘子紧贴，在弹性元件的弹力下，使接触式超声传感器的顶部紧贴在盆式绝缘子，从而在测试特高频信号的同时也能测试超声信号。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述支撑套的外表面设有径向向外突出的凸起部，所述凸起部的轴向端面与所述PCB天线的基板抵靠，以将支撑套限位于所述隔板和所述PCB天线的基板之间。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述第一接头和/或第二接头为N型接头。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述第一金属线缆压座和/或第二金属线缆压座分别包括：固定设于隔板上的凸台以及与凸台可拆卸连接的金属压块，所述金属压块和凸台之间形成有对应容置第一线缆和/或第二线缆的压紧孔。

上述方案中，为了便于连接，在一些实施方式中，在金属压块上设置连接孔，凸台上也相应地设置连接孔，以便通过连接件例如螺钉将金属压块与凸台进行连接。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述压紧孔的孔径略小于第一线缆和/或第二线缆的金属芯的直径。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述金属压块为铜制金属压块。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述第一接头和/或第二接头与所述第一空间的壁之间设有第一密封圈；并且/或者所述金属壳体和金属盖板之间设有第二密封圈。

上述方案中，设置第一密封圈和第二密封圈，是为了保证外置式声电复合传感器在潮湿的环境下也可以长时间使用。此外，第一空间的壁的外表面应尽量平整，以使密封圈能更好地起到保护作用。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述金属壳***于第二空间这一侧的端面被设置为弧形端面。

上述方案中，由于GIS设备的盆式绝缘子的外形通常为圆筒状，因此，金属壳***于第二空间这一侧的端面被设置为弧形端面，以便本发明所述的外置式声电复合传感器更好地贴附于盆式绝缘子上。

进一步地，在本发明所述的外置式声电复合传感器中，所述金属壳***于第二空间这一侧的端面具有向外侧伸出的耳部，所述耳部上开设有容置紧固带的槽，并且/或者所述耳部上设有紧固螺栓。

在本发明所述的技术方案中，当需要用本发明所述的外置式声电复合传感器进行短期的在线监测时，可以直接将所述的外置式声电复合传感器紧贴于盆式绝缘子上实施监测，如果需要进行长期的在线监测，可以用一根紧固带(在一些实施方式中，可以是布带)穿过耳部上开设的容置紧固带的槽，然后绕在盆式绝缘子上进行固定，即可实现将本发明所述的外置式声电复合传感器固定在盆式绝缘子上。

本发明所述的PCB天线通过采用异面结构从而使得PCB天线包括两个不同的检测主频带，以适用于不同放电信号的检测。

此外，本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器可以有效将特高频和超声波两种检测方法结合，从而提高了现场带点检测结构的可靠性和定位的精确度，特高频信号可以包括两个不同的检测主频带，适用于不同放电信号的检测。

另外，本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器屏蔽效果好，防水性强，在潮湿的环境中也可以持续使用。

再者，本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器使用方便，携带便捷，尤其是安装及拆解非常方便，既可用于现场检测，还能用于长期的在线监测。

附图说明

图1为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的一种视角下的的整体结构示意图。

图2为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的另一种视角下的的整体结构示意图。

图3为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的内部剖视结构图。

图4为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的一种视角下的PCB天线的结构示意图。

图5为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的另一种视角下的PCB天线的结构示意图。

图6为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的金属盖板的结构示意图。

图7为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的一种视角下的未安装金属盖板的结构示意图。

图8为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的另一种视角下的未安装金属盖板的结构示意图。

图9为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的未安装金属盖板、第一接头以及第二接头的结构示意图。

图10为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的信号输出接头的结构示意图。

图11为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的支撑套的结构示意图。

图12为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的弹性元件的结构示意图。

图13为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的第一接头和第二接头的结构示意图。

图14为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的金属压块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图1为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的一种视角下的的整体结构示意图。图2为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的另一种视角下的的整体结构示意图。图3为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的内部剖视结构图。

如图1所示，并在必要时结合图2和图3，本实施方式中的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合触感1包括：金属壳体11，其内设有隔板以将金属壳体内部分为第一空间I和第二空间II，隔板上设有第一线缆孔132以及第二线缆孔142(第一线缆孔132以及第二线缆孔142参考图9)，第一线缆孔132以及第二线缆孔142可以设置为两个直径相同的圆孔，第一线缆孔132以及第二线缆孔142用于穿过第一线缆以及第二线缆；第一线缆，其第一端与PCB天线15连接，其第二端穿过隔板上的第一线缆孔132与第一空间I的壁上的第一接头13连接，第二线缆，其第一端与接触式超声传感器16连接，其第二端穿过隔板上的第二线缆孔142与第一空间I的壁上第二接头14连接，因此，第一线缆孔132以及第二线缆孔142的孔径可以设置为略大于第一、第二线缆的直径，以便于第一线缆以及第二线缆穿过；金属盖板12，其盖设于金属壳体11上，以将第一空间I形成为封闭空间；PCB天线15，其设于第二空间II内；接触式超声传感器16，其设于第二空间II内，接触式超声传感器16的检测端面在检测状态下与被测设备接触；第一金属线缆压座181和第二金属线缆压座182均设于隔板上位于第一空间I的一侧，第一金属线缆压座181和第二金属线缆压座182分别对应与第一线缆和第二线缆的金属芯接触连接。

此外，结合图2和图3可以看出，在本实施方式中的外置式声电复合传感器还包括柱形的支撑套161，支撑套161设于第二空间II内并且设于隔板和PCB天线15的基板之间，接触式超声传感器16套设于支撑套161内，接触式超声传感器16的信号输出接头31(信号输出接头31的结构参见图10)自支撑套圆柱面上设置的槽内伸出；弹性元件162，其设于支撑套161内，并设于接触式超声传感器16的底端面和隔板之间；

其中，PCB天线15的基板上设有中心孔150(参考图4和图5)，以使接触式超声传感器16的检测端面能够自PCB天线15的基板和支撑套161伸出，以与被测设备接触；弹性元件162在支撑套161的轴向方向上向接触式超声传感器16施加压力，以在检测状态下将其按压在被测设备上。

此外，从图2中可以看出，金属壳体11位于第二空间这一侧的端面被设置为弧形端面。

关于本实施方式中的外置式声电复合传感器各个部件的结构以及之间的连接关系可以进一步参考图4至图14。

图4为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的一种视角下的PCB天线的结构示意图。图5为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的另一种视角下的PCB天线的结构示意图。

如图4和图5所示，并在必要时结合图2和图3，本实施方式中，PCB天线15包括基板和设于基板表面的天线，基板具有分别位于其两侧面的第一表面和第二表面，图4所示的第一表面上设有第一圆环天线151和第二圆环天线152，如图5所示的第二表面上设有第三圆环天线153和第四圆环天线154，其中第四圆环天线具有向其内凹进的内凹部1541，由馈线点155可以看出第一圆环天线151和第二圆环天线152之间采用并联连接，第三圆环天线153和第四圆环天线154之间采用串联。另外，PCB天线15的中心位置具有中心孔150，孔径大小与支撑套161的直径相同，用于穿过支撑套161。

PCB天线15基板采用环氧树脂板，且在基板四角设有固定孔，以与图8所示的螺纹孔19配合，通过连接件例如螺钉将PCB天线15固定于外置式声电复合传感器1内。

由于本案中的PCB天线15由多个圆环形天线组合而成，每一个圆环天线的谐振工作频率f_r可由式(1)确定：

其中，L为环周长，C为光速。

此外，本案中的PCB天线15的第一表面采用并联连接的第一圆环天线151和第二圆环天线152并联连接输出的方式，第一圆环天线151和第二圆环天线152的两个圆环的直径相同，并且大于中心孔150的直径，第一圆环天线151和第二圆环天线152处于同一平面且谐振频率相同，耦合的能量叠加，可以用于检测放电信号中的频率较高的部分，如1.3-1.5GHz；而对于PCB天线15的第二表面采用串联连接的第三圆环天线153和第四圆环天线154，其中对第四圆环天线154的圆环结构进行对称弯曲改进，即第四圆环天线154具有彼此相对地对称设置的至少一对内凹部1541，以增加天线的有效长度来降低谐振频率，由于第三圆环天线153和第四圆环天线154与第一圆环天线151以及第二圆环天线152处于不同的平面且谐振频率不同，可以用于检测放电信号中频率较低的部分，如400-600MHz。

图6为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的金属盖板的结构示意图。

如图6所示，并在必要时结合图1至图3，金属盖板12上设有金属盖板孔121，其与图9所示的金属壳体上的金属壳体孔111适配设置，通过连接件例如螺孔将金属盖板12固定于金属壳体11上，以将第一空间I形成封闭空间。为了使安装牢固稳固，金属盖板孔121可以设置若干个，例如设置14个。

图7为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的一种视角下的未安装金属盖板的结构示意图。图8为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的另一种视角下的未安装金属盖板的结构示意图。

如图7所示，并在必要时结合图1至图3，在第一空间I内，除了包括第一接头13、第二接头14、第一线缆孔132、第二线缆孔142、第一金属线缆压座181和第二金属线缆压座182外，在金属壳体11和金属盖板12之间设有第二密封圈172。此外，需要说明的是，第一接头13和第二接头14与第一空间I的壁之间还设有第一密封圈。设置第一密封圈以及第二密封圈172是为了保证外置式声电复合传感器1在潮湿的环境下也可以长时间使用。

而如图8所示，并在必要时结合图1至图3，在第二空间II内包括接触式超声传感器16、支撑套161以及套设于支撑套161内的弹性元件162，上述部件的具体结构可以进一步参考图10至图12。螺纹孔19用于将PCB天线15固定于外置式声电复合传感器1内。

图9为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的未安装金属盖板、第一接头以及第二接头的结构示意图。

图9示意了本案中各个部件间的结构。第一接头口131、第二接头口141通过设置螺纹与第一接头13与第二接头14连接。

参考图9可以看出，金属壳体11位于第二空间这一侧的端面具有向外伸出的耳部112，耳部112上开设有容置紧固带的槽，并且在一些实施方式中，耳部112上还可以设有紧固螺栓以加强固定。

此外，结合图3、图9以及图14对第一金属线缆压座181和第二金属线缆压座182进行说明，第一金属线缆压座181和第二金属线缆压座182分别包括：固定设于隔板上的第一凸台1811、第二凸台1821以及与第一凸台1811、第二凸台1821可拆卸连接的金属压块180，金属压块180和第一凸台1811、第二凸台1821之间形成有对应容置第一线缆和/或第二线缆的压紧孔，该压紧孔的孔径略小于第一线缆和/或第二线缆的金属芯的直径。金属压块180为铜制金属压块，金属压块上开有两个固定孔和一个圆弧状的凹槽，用螺钉固定于金属壳体中上，凹槽的直径和深度与第一凸台1811、第二凸台1821上的凹槽保持一致，穿过压紧孔的第一线缆、第二线缆再从两个凹槽中间穿过，然后两个线缆的线芯焊接于第一接头13、第二接头14的金属芯上，金属压块180可以把穿过的第一线缆、第二线缆压紧，故紧孔的孔径略小于第一线缆和/或第二线缆的金属芯的直径，第一线缆与第二线缆可以采用双屏蔽同轴线缆，金属压块180压紧处的线缆部分需剥去外表皮，使线缆外层在该处良好接地，为了使其接触更可靠，可以在此处用焊锡再焊接一下。

图10为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的信号输出接头的结构示意图。图11为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的支撑套的结构示意图。图12为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的弹性元件的结构示意图。

结合图10至图12对本实施方式中的接触式超声传感器的结构作进一步说明。在本实施方式中，支撑套161采用绝缘材料，例如可用强度较好的塑料，弹性元件162可以采用强力弹簧。结合图2、图10至图12可以看出，支撑套161整体为圆柱形，中空，中间圆孔的直径与接触式超声传感器16的直径相同，安装时竖直安放于金属壳体11的第二空间II内，支撑套16的外表面设有径向向外突出的凸起部41，凸起部41的轴向端面与PCB天线15的基板抵靠，以将支撑套161限位于隔板和PCB天线15的基板之间。而支撑套161的圆柱面上开有一道槽42，接触式超声传感器16安放于支撑套161的中心腔体中，信号输出接头31从槽42通过，接触式超声传感器16可以在中心腔体中上下滑动，当信号输出接头到达槽42的顶端时，即为接触式超声传感器16运动的顶端。

弹性元件162安放于支撑套161的中心腔体，故其整体外径小于支撑套161的中心腔体，弹性元件162的一端安放于金属壳体11的第二空间II的底部，另一端与接触式超声传感器16的底部接触，弹性元件162的整体长度应略长于接触式超声传感器16底部到支撑套161底部的距离，这样可以保证在没有外力作用时，接触式超声传感器16始终处于支撑套161的顶端，接触式超声传感器16的顶部略高于金属壳体11底部的圆弧结构的顶点，测试时，把外置式声电复合传感1贴附于GIS的盆式绝缘子上，使金属壳体11的底部的圆弧与盆式绝缘子紧贴，这样在弹性元件162的弹力下，使接触式超声传感器16的顶部紧贴在盆式绝缘子上，从而实现在测试特高频信号的同时也能测试超声信号。

图13为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的第一接头和第二接头的结构示意图。

如图13所示，第一接头13以及第二接头14可以分别连接上测试仪器既可进行局部放电检测，其中第一接头13接收特高频信号，第二接头14接收超声信号。第一接头13和第二接头14为N型接头。

图14为本发明所述的用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器在一种实施方式中的金属压块的结构示意图。

需要说明的是，在本实施方式中，金属壳体11以及金属盖板12均可以采用较轻的金属材料，以保持一致，使得外置式声电复合传感器内部形成封闭的空间，能更有效的屏蔽外部的电磁干扰信号，金属壳体11以及金属盖板12的接触面要保证平整，使金属壳体11上的第一密封圈以及第二密封圈172能更好的起到保护作用

当需要用外置式声电复合传感器1进行短期的在线监测时，可以直接将外置式声电复合传感器1紧贴于盆式绝缘子上实施监测，如果需要进行长期的在线监测，可以用一根紧固带(在一些实施方式中，可以是布带)穿过耳部112上开设的容置紧固带的槽，然后绕在盆式绝缘子上进行固定，即可实现将外置式声电复合传感器1固定在盆式绝缘子上。

通过PCB天线15接收不同的检测主频带的特高频信号以及接触式超声传感器16接收超声信号，所接收到的特高频信号以及超声信号经第一线缆、第二线缆传送至第一接头13以及第二接头14，随后通过第一接头13以及第二接头可以传送至其他设备进行数据分析处理。

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于GIS绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器，其特征在于，包括：

金属壳体，其内设有隔板以将金属壳体内部分为第一空间和第二空间，所述隔板上设有线缆孔，所述第一空间的壁上设有第一接头和第二接头；

金属盖板，其盖设于所述金属壳体上，以将第一空间形成为封闭空间；PCB天线，其设于所述第二空间内；所述PCB天线包括基板和设于基板表面的天线，所述基板具有分别位于其两侧面的第一表面和第二表面，所述第一表面上设有并联连接的第一圆环天线和第二圆环天线，所述第二表面上设有串联连接的第三圆环天线和第四圆环天线，其中第四圆环天线具有向其内凹进的内凹部；

接触式超声传感器，其设于所述第二空间内，所述接触式超声传感器的检测端面在检测状态下与被测设备接触；

第一线缆，其第一端与所述PCB天线连接，其第二端穿过隔板上的线缆孔与所述第一接头连接；

第二线缆，其第一端与所述接触式超声传感器连接，其第二端穿过隔板上的线缆孔与所述第二接头连接；

第一金属线缆压座和第二金属线缆压座，其均设于隔板上位于第一空间的一侧，所述第一金属线缆压座和第二金属线缆压座分别对应与第一线缆和第二线缆的金属芯接触连接；

所述第一接头和/或第二接头为N型接头；

所述第一金属线缆压座和/或第二金属线缆压座分别包括：固定设于隔板上的凸台以及与凸台可拆卸连接的金属压块，所述金属压块和凸台之间形成有对应容置第一线缆和/或第二线缆的压紧孔。

2.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，其还包括：

柱形的支撑套，其上开设有沿其轴向方向延伸的槽，所述支撑套设于第二空间内并且设于所述隔板和所述PCB天线的基板之间，所述接触式超声传感器套设于所述支撑套内，接触式超声传感器的信号输出接头自所述槽内伸出；

弹性元件，其设于所述支撑套内，并设于接触式超声传感器的底端面和隔板之间；

其中，所述PCB天线的基板上设有孔，以使所述接触式超声传感器的检测端面能够自PCB天线的基板和支撑套伸出，以与被测设备接触；所述弹性元件在支撑套的轴向方向上向接触式超声传感器施加压力，以在检测状态下将其按压在被测设备上。

3.如权利要求2所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述支撑套的外表面设有径向向外突出的凸起部，所述凸起部的轴向端面与所述PCB天线的基板抵靠，以将支撑套限位于所述隔板和所述PCB天线的基板之间。

4.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述压紧孔的孔径略小于第一线缆和/或第二线缆的金属芯的直径。

5.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述金属压块为铜制金属压块。

6.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述第一接头和/或第二接头与所述第一空间的壁之间设有第一密封圈；并且/或者所述金属壳体和金属盖板之间设有第二密封圈。

7.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述金属壳***于第二空间这一侧的端面被设置为弧形端面。

8.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述金属壳***于第二空间这一侧的端面具有向外侧伸出的耳部，所述耳部上开设有容置紧固带的槽，并且/或者所述耳部上设有紧固螺栓。

9.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述第一圆环天线和第二圆环天线的直径相同，且所述第一圆环天线和第二圆环天线的谐振频率相同。

10.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述第四圆环天线具有彼此相对地对称设置的至少一对所述内凹部。

11.如权利要求1所述的外置式声电复合传感器，其特征在于，所述基板为环氧树脂板。