[发明专利]一种基于扭转模态超声导波的复合绝缘子脱粘检测方法

说明书

本发明公开一种基于扭转模态超声导波的复合绝缘子脱粘检测方法,步骤包括：建立双层杆复合绝缘子模型的频散方程；求解频散方程，并选择合适的导波模态、导波频率和导波周期；根据导波模态、导波频率和导波周期，编程调制得到激励信号；选择复合绝缘子的合适检测长度，并对其分段进行检测，使用数字示波器接收并显示超声导波信号以及加载在首端压电片上的激励信号；对超声导波信号的幅值与激励信号的幅值作比值，并定义为衰减系数；将衰减系数与完好复合绝缘子的衰减系数作比较，判断所检测区域内是否有脱粘现象。本发明利用扭转模态超声导波可在复合绝缘子内层玻璃钢芯棒和外层硅橡胶上传播的特性，实现复合绝缘子脱粘缺陷的快速、准确的检测。

技术领域

本发明涉及电气设备无损检测领域，尤其涉及一种基于扭转模态超声导波的复合绝缘子脱粘检测方法。

背景技术

绝缘子是电力系统安全运行的关键设备之一，在架空输电线路中起着悬挂导线的重要作用。20世纪80年代以来，复合绝缘子因其体积小、质量轻、机械强度高、防污性能好等优良性能，在高压输电中的到广泛应用，与此同时，由于复合绝缘子损坏而引发的安全事故也日趋增加，对电网安全运行造成极大威胁。因此如何快速、准确的检测复合绝缘子内部缺陷就极为重要。

目前，对于复合绝缘子的检测，国内外学者做了大量研究，常用的检测方法有：紫外线成像法、红外线成像法、电场分布法、漏电流法、超声波法等。但这些方法或比较复杂耗时或具有破坏性，或对检测环境要求高。比如红外线成像法用于复合绝缘子局部异常发热检测，其检测结果受环境温度影响严重；紫外线成像法用于观测复合绝缘子表面微小局部放电，对检测环境湿度要求高，采集的信号也容易受到干扰；而利用超声波检测法检测复合绝缘子内部缺陷时，需要对绝缘子逐点进行扫面，直观性较差而且检测花费时间较长，检测存在盲区。

超声导波检测技术作为一种新型的无损检测方法，由于能够快速、准确、低成本、大范围检测等原因，在近年来得到很大程度的发展。相比于超声波检测的点扫描而言，超声导波是线扫描，内外缺陷均能检测到，该技术目前已被广泛应用于管道、锚杆的无损检测中。而利用超声导波检测复合绝缘子脱粘缺陷却鲜有报道。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于扭转模态超声导波的复合绝缘子脱粘检测方法，利用扭转模态超声导波可在复合绝缘子内层玻璃钢芯棒和外层硅橡胶上传播的特性，实现复合绝缘子脱粘缺陷的快速、准确的检测。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于扭转模态超声导波的复合绝缘子脱粘检测方法，包括如下步骤：

S1、根据所检测复合绝缘子和硅橡胶的材料参数、几何尺寸，建立双层杆复合绝缘子模型的频散方程；

S2、求解频散方程，得到双层杆复合绝缘子模型的相速度频散曲线、群速度频散曲线，根据相速度频散曲线和群速度频散曲线选择合适的导波模态、导波频率和导波周期；

S3、根据导波模态、导波频率和导波周期，编程调制得到激励信号；所述激励信号经使用函数信号发生器读取和功率放大器放大后，加载于粘贴在复合绝缘子表面的压电片上；

S4、选择复合绝缘子的合适检测长度，并对其分段进行检测，在所检测分段的首端加载超声导波信号，在所检测分段的尾端连接数字示波器，数字示波器接收并显示尾端超声导波信号以及加载在首端压电片上的激励信号；

S5、对尾端接收到的超声导波信号的幅值与激励信号的幅值作比值，并定义为衰减系数，所述衰减系数表征传播过程的衰减；

S6、将步骤S5所得到的衰减系数与完好复合绝缘子的衰减系数作比较，判断所检测区域内是否有脱粘现象，并估计脱粘大小。

进一步的，所述步骤S1的材料参数包括密度、杨氏模量和泊松比，所述几何尺寸包括玻璃钢芯棒直径和硅橡胶厚度。

进一步的，所述步骤S1，其具体为：