[发明专利]利用衍射效应提高超净电缆绝缘料中杂质检测分辨率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对电缆绝缘料中杂质检测的方法。

背景技术

交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘中的杂质颗粒是造成其绝缘失效的重要因素。现代电缆工业用超净生产的方式防止杂质颗粒进入绝缘材料。为了评价电缆的超净程度，在生产中制定了严格的绝缘料中杂质颗粒的尺寸和含量标准。例如规定500kV以上电缆绝缘的XLPE料中每公斤不得有超过50μm的杂质颗粒。在工业生产中，杂质颗粒的检测要有一定的体积数量和检测频率，结果才具有统计学意义，例如，每生产20吨料作为一个检测批次，在其中随机抽样3公斤进行杂质检测。在杂质颗粒的检测过程中，并不关心杂质颗粒的几何形状细节，而对测量分辨率和测量速度有较高要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术对电缆绝缘料中杂质检测的分辨率不高、测量速度不高的问题，提出一种利用衍射效应提高超净电缆绝缘料中杂质检测分辨率的方法。

利用衍射效应提高超净电缆绝缘料中杂质检测分辨率的方法是基于以下装置实现的：

利用衍射效应对超净电缆绝缘料中杂质检测的装置由光源、透镜、CCD摄像机、AD转换卡和计算机组成，光源、透镜、CCD摄像机依次从左至右共轴排列，所述CCD摄像机设置在透镜的像方焦平面上，CCD摄像机的信号输出端与AD转换卡的模拟信号输入端相连，AD转换卡的数字信号输出端与计算机的信号输入端相连；

利用衍射效应提高超净电缆绝缘料中杂质检测分辨率的方法具体步骤如下：

步骤A、将标定板放置在透镜的物方焦平面上，保证标定板完全被光源的光束覆盖，所述标定板上制作有不同尺寸的圆形颗粒，颗粒尺寸在20μm至100μm之间；

步骤B、标定板以速度v匀速通过超净电缆绝缘料中杂质检测的装置N次，记录每种尺寸颗粒每次经过AD转换卡后的像函数序列的宽度，将每种尺寸颗粒的N次测量结果取平均值并取整数，获得标定板每种尺寸颗粒的像函数序列的平均宽度；

步骤C、通过步骤B获得的标定板每种尺寸颗粒的像函数序列的平均宽度，获得CCD摄像机上每种尺寸颗粒的衍射图像像函数解算尺寸；

步骤D、确定步骤C获得衍射图像像函数的解算尺寸与圆形颗粒实际尺寸的对应关系；

步骤E、将被测超净电缆绝缘料制成厚度在0.5mm至1.2mm之间，宽度为20mm至30mm的被测超净电缆绝缘料薄带，放置在透镜的物方焦平面上，保证被测超净电缆绝缘料薄带的宽度完全被光源的光束覆盖；

步骤F、被测超净电缆绝缘料薄带以速度v匀速通过超净电缆绝缘料中杂质检测的装置；

步骤G、记录杂质颗粒经过AD转换卡后的像函数序列的宽度；

步骤H、通过步骤G获得的杂质颗粒的像函数序列的宽度，获得CCD摄像机上杂质颗粒的像函数解算尺寸；

步骤I、通过步骤D获得的像函数的解算尺寸和圆形颗粒实际尺寸的对应关系，确定被测超净电缆绝缘料(6)薄带杂质的实际尺寸。现有技术利用透镜的尺寸变换，将物函数放大来提高测量分辨率，但尺寸放大的同时造成视场的缩小，这样只能是一部分一部分的成像，由于拍摄的幅数多而造成检测速度下降，对于要求高速测量的应用，是不能通过放大成像的方法提高分辨率的。本发明利用衍射效应与CCD摄像结合，无需对杂质成像进行放大，视场范围大，与现有测量装置相比具有更高测量速度，本实用新型适用于电缆工业的超净电缆绝缘料杂质检测，尤其应用于高压XLPE电缆绝缘料和电缆超净生产中的杂质颗粒的高速、高分辨率自动检测，还适用于其他领域杂质的检测。

本发明通过分析杂质颗粒在测量过程中的光学成像特性和测量要求，提出了一种利用光学镜头的衍射效应而造成的成像展宽作用，在不关心杂质颗粒形状细节的条件下，提高了测量分辨率的方法，本发明适用于超高压电缆料及电缆生产和质量检测领域。

附图说明

图1为标定板7放置在利用衍射效应对超净电缆绝缘料中杂质检测的装置的结构示意图。图2为被测超净电缆绝缘料6薄带放置在利用衍射效应对超净电缆绝缘料中杂质检测的装置的结构示意图。图3为杂志颗粒处的位置-光强信号波形图。图4为CCD摄像机3处衍射图像位置-光强信号波形图。图5为AD转换卡4后的像函数序列时间-光强信号波形图。图6为像函数序列的局部示意图。图7为具体实施方式四的尺寸测量实验曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，利用衍射效应提高超净电缆绝缘料中杂质检测分辨率的方法是基于以下装置实现的：