用于超声波局部放电传感器性能的检定装置

1.一种用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，其特征在于：包括调频调幅正弦信号发生器（1）、声发射传感器（2）、试块（3）、参考传感器（4）、示波器（5）和信号采集模块（6），所述调频调幅正弦信号发生器（1）的输出端和声发射传感器（2）相连，所述声发射传感器（2）设于试块（3）的一侧，所述参考传感器（4）和被测超声波局部放电传感器（7）共同布置于试块（3）的另一侧，所述参考传感器（4）的输出端和示波器（5）相连，所述被测超声波局部放电传感器（7）通过信号采集模块（6）将检测到的超声波信号输出。
2.根据权利要求1所述的用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，其特征在于：
所述声发射传感器（2）和试块（3）之间设有耦合剂。
3.根据权利要求2所述的用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，其特征在于：
所述参考传感器（4）、被测超声波局部放电传感器（7）两者和试块（3）之间均有耦合剂。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，其特征在于：所述声发射传感器（2）和参考传感器（4）布置于同一条直线上，且所述参考传感器（4）、被测超声波局部放电传感器（7）对称布置于试块（3）的同一侧。
5.根据权利要求4所述的用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，其特征在于：
所述调频调幅正弦信号发生器（1）的输出端通过同轴电缆和声发射传感器（2）相连。
6.根据权利要求5所述的用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，其特征在于：
所述参考传感器（4）的输出端通过同轴电缆和示波器（5）相连。
7.根据权利要求6所述的用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，其特征在于：
所述试块（3）为钢制块。

用于超声波局部放电传感器性能的检定装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及电力工程技术领域，具体涉及一种用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，可实现超声波局部放电传感器的线性度和稳定性的性能检定。\n背景技术\n[0002] 随着我国经济的快速发展，各行业对电网供电的可靠性和稳定性的要求越来越高，电力设备的停电试验次数也将随之减少，带电检测将逐步取代停电试验，成为获取电力设备状态信息的主要手段之一。电力设备绝缘内部发生局部放电时，同时伴随产生超声波信号。超声波信号由局部放电源沿着绝缘介质和金属件传导到电力设备外壳，并通过介质和缝隙向周围空气传播。通过在电力设备外壳或设备附近安装的超声波传感器，可以耦合到局部放电产生的超声波信号，进而判断电力设备的局部放电情况。超声波局部放电带电检测作为检测电气设备健康状况的重要手段，在组合电器(GIS)、变压器、开关柜、电力电缆等电气设备故障检测中发挥了重要作用，随着超声波局部放电检测的应用逐渐增多，超声波局部放电传感器的性能也引起人们的重视。在对电力设备进行超声波局部放电检测时，测试结果是否准确，超声波局部放电传感器的性能参数至关重要。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够解决超声波传感器的性能检定问题、易于实施、能够满足超声波局部放电检测仪的性能检定要求、调频调幅正弦信号发生器幅值和频率调节方便的用于超声波局部放电传感器性能的检定装置。\n[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：\n[0005] 本实用新型提供一种用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，包括调频调幅正弦信号发生器、声发射传感器、试块、参考传感器、示波器和信号采集模块，所述调频调幅正弦信号发生器的输出端和声发射传感器相连，所述声发射传感器设于试块的一侧，所述参考传感器和被测超声波局部放电传感器共同布置于试块的另一侧，所述参考传感器的输出端和示波器相连，所述被测超声波局部放电传感器通过信号采集模块将检测到的超声波信号输出。\n[0006] 所述声发射传感器和试块之间设有耦合剂。\n[0007] 所述参考传感器、被测超声波局部放电传感器两者和试块之间均有耦合剂。\n[0008] 所述声发射传感器和参考传感器布置于同一条直线上，且所述参考传感器、被测超声波局部放电传感器对称布置于试块的同一侧。\n[0009] 所述调频调幅正弦信号发生器的输出端通过同轴电缆和声发射传感器相连。\n[0010] 所述参考传感器的输出端通过同轴电缆和示波器相连。\n[0011] 所述试块为钢制块。\n[0012] 本实用新型用于超声波局部放电传感器性能的检定装置具有下述优点：本实用新型包括调频调幅正弦信号发生器、声发射传感器、试块、参考传感器、示波器和信号采集模块，采用调频调幅正弦信号发生器、声发射传感器作为超声波信号激励源，试块作为超声波信号传递介质，参考传感器和示波器作为被测超声波局部放电传感器接收超声波信号的参考，通过信号采集模块输出被测超声波局部放电传感器的检测信号，能够为超声波局部放电传感器的线性度和稳定性检测提供基础硬件，能够解决超声波传感器的性能检定问题、易于实施、能够满足超声波局部放电检测仪的性能检定要求、调频调幅正弦信号发生器幅值和频率调节方便。\n附图说明\n[0013] 图1为本实用新型实施例装置的框架结构示意图。\n[0014] 图2为本实用新型实施例装置的安装结构示意图。\n[0015] 图3为本实用新型实施例方法进行线性度检定的基本流程图。\n[0016] 图例说明：1、调频调幅正弦信号发生器；2、声发射传感器；3、试块；4、参考传感器；5、示波器；6、信号采集模块；7、超声波局部放电传感器。\n具体实施方式\n[0017] 如图1和图2所示，本实施例用于超声波局部放电传感器性能的检定装置包括调频调幅正弦信号发生器1、声发射传感器2、试块3、参考传感器4、示波器5和信号采集模块\n6，调频调幅正弦信号发生器1的输出端和声发射传感器2相连，声发射传感器2设于试块\n3的一侧，参考传感器4和被测超声波局部放电传感器7共同布置于试块3的另一侧，参考传感器4的输出端和示波器5相连，被测超声波局部放电传感器7通过信号采集模块6将检测到的超声波信号输出。调频调幅正弦信号发生器1主要用于提供信号源(或激励源)，可提供幅值为0～10V、频率为0～10MHz的电流，本实施例中调频调幅正弦信号发生器1具体采用北京谱源精电科技有限公司生产的DG4102信号发生器，在工作状态下调频调幅正弦信号发生器1通过声发射传感器2产生将电信号转化为超声波信号，并向试块3传输，以检定被测超声波传感器7的线性度和稳定性。声发射传感器2用于将电信号转化为频率大于20kHz的超声波信号。试块3用于作为超声波信号的传播介质，超声波信号可在试块3内传播，并被下一级超声波传感器(参考传感器4和被测超声波局部放电传感器7所接收。\n参考传感器4用于将超声波信号转化为电信号，并被示波器5所接收，用于SF6设备局部放电超声波检测的超声波信号频率f为20kHz～80kHz，用于充油设备局部放电超声波检测的超声波信号频率f为80kHz～200kHz。示波器5用于显示参考传感器4输出的电压。信号采集模块6用于将被测超声波局部放电传感器7的电信号进行调理和A/D转换后输出给上位机或者处理器，以便上位机或者处理器对信号进行处理。被测超声波局部放电传感器7同样也会将超声波信号转化为电信号，并通过信号采集模块6将信号输出(输出给上位机或者处理器)，同样地，用于SF6设备局部放电超声波检测的超声波信号频率f为20kHz～\n80kHz，用于充油设备局部放电超声波检测的超声波信号频率f为80kHz～200kHz。\n[0018] 本实施例中，声发射传感器2和试块3之间设有耦合剂，耦合剂能够排除声发射传感器2和试块3之间的空气间隙，使得声发射传感器2和试块3之间的超声波信号传递更保真。\n[0019] 本实施例中，参考传感器4、被测超声波局部放电传感器7两者和试块3之间均有耦合剂，耦合剂能够排除参考传感器4、被测超声波局部放电传感器7两者和试块3之间的空气间隙，使得参考传感器4、被测超声波局部放电传感器7两者和试块3之间的超声波信号传递更保真。\n[0020] 如图2所示，本实施例中声发射传感器2和参考传感器4布置于同一条直线上，且参考传感器4、被测超声波局部放电传感器7对称布置于试块3的同一侧，上述结构能够确保参考传感器4检测超声波信号的强度，并保证被测超声波局部放电传感器7对称布置于试块3两者之间信号差异较小。\n[0021] 本实施例中，调频调幅正弦信号发生器1的输出端通过同轴电缆和声发射传感器\n2相连。本实施例中，参考传感器4的输出端通过同轴电缆和示波器5相连。同轴电缆自带屏蔽层，抗干扰性好，特别适合于电力工程的现场检测。\n[0022] 本实施例中，试块3为钢制块，此外也可以根据需要采用其他金属块。\n[0023] 需要说明的是，示波器5既可以根据需要采用传统示波器，也可以根据需要采用数字示波器。在使用数字示波器的情况下，也可以将示波器5直接或者通过信号采集模块\n6连接到上位机或者微处理器，但是其目标都是读取示波器5上的值，因此其原理与本实施例相同，故在具体实现形式在此不再赘述。\n[0024] 如图3所示，本实施例用于超声波局部放电传感器性能的检定装置的检定方法包括下述线性度检定的步骤：\n[0025] 1.1)初始化连接前述用于超声波局部放电传感器性能的检定装置，初始化连接好的检定装置的结构可参见图2和图3；\n[0026] 1.2)设置调频调幅正弦信号发生器1输出频率为指定的目标设备频率f的正弦波信号，调节调频调幅正弦信号发生器1的输出，使得被测超声波局部放电传感器7的输出为被测超声波局部放电传感器7的满量程值Amax，记录此时示波器5显示的参考传感器4输出的峰值电压Umax；如果被测超声波局部放电传感器7用于检测SF6设备局部放电超声波检测，则指定的目标设备频率f为20kHz～80kHz，如果被测超声波局部放电传感器7用于充油设备局部放电超声波检测，则指定的目标设备频率f为80kHz～200kHz；\n[0027] 1.3)针对参数λ初始化设置一组大于0且小于1的取值λi；本实施例中，针对参数λ初始化设置一组λi的值为{0.8、0.6、0.4、0.2}，毫无以为也可以根据需要增加大于0且小于1的其他离散值，在此不再赘述。\n[0028] 1.4)针对参数λ的每一个取值λi，调节调频调幅正弦信号发生器1的输出，使得示波器5显示的参考传感器4输出的电压为λ*Umax，记录被测超声波局部放电传感器7的输出值Aλ；并根据式(1)计算该取值λi对应的性度误差值δi；\n[0029] \n[0030] 式(1)中，δi为参数λ的第i个取值λi对应的性度误差值δi，Aλ为参数λ的第i个取值λi对应的被测超声波局部放电传感器7的输出值，λi为参数λ的第i个取值，Amax为被测超声波局部放电传感器7的满量程值。\n[0031] 本实施例用于超声波局部放电传感器性能的检定装置的检定方法还包括下述稳定性检定的步骤：\n[0032] 2.1)设置调频调幅正弦信号发生器1输出频率为指定的目标设备频率f的正弦波信号，调节调频调幅正弦信号发生器1的输出，使得被测超声波局部放电传感器7的输出为初始幅值；在调频调幅正弦信号发生器1持续工作指定时长后跳转执行步骤2.2)；本实施例中，指定时长具体为1小时，此外也可以根据需要采用其他时长，其原理与本实施例相同；\n[0033] 2.2)记录被测超声波局部放电传感器7的输出值；\n[0034] 2.3)将所述初始幅值和记录的被测超声波局部放电传感器7的输出值做差，作为稳定性检定的结果输出。\n[0035] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。