陶瓷型高壓電纜接頭內(nèi)漏油問題是高壓電纜正常安全運行的關(guān)鍵因素，提供了一種基于導波的液位檢測方法。線性超聲波。先分析了非線性超聲波導波檢測機理，確定了激勵頻率，然后利用離散傅立葉變換將信號轉(zhuǎn)換為頻域，計算出不同高度的非線性系數(shù)。位，以及瓷殼液位檢測平臺。進行一系列實驗。
　　驗結(jié)果表明，由于瓷殼中存在油，接收信號的強度會顯著降低，非線性系數(shù)會隨著液位的增加而增加，這使得有效評估瓷殼中的液體含量。線性超聲引導波;高壓電纜;瓷套端子;液位檢測中圖分類號：TM216文檔編號：A產(chǎn)品號：1674-5124（2019）01-0134-05引言在城市升級改進的持續(xù)水平上，對穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)的質(zhì)量。壓電纜由于其高傳輸容量，長距離和低傳輸損耗，已成為現(xiàn)代電網(wǎng)不可替代的一部分。壓電纜常見的外部端子，瓷型端子（陶瓷外殼）具有以下優(yōu)點：良好的穩(wěn)定性，耐腐蝕性和耐老化性。工作過程中，通常將硅油引入瓷殼中作為絕緣和冷卻的手段，以實現(xiàn)高壓電纜的絕緣和散熱功能。部并保護高壓電纜免受正常和安全操作。而，隨著使用時間的增加，瓷套內(nèi)的絕緣支撐件可能磨損或泄漏。外殼內(nèi)減少的油的量將導致在電場的分布的變化，這可能導致局部異常加熱或者在嚴重的情況下porcelaine.Dans在共同的殼破裂，瓷殼會爆炸，造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至危及員工的安全。試瓷箱的內(nèi)部油位是避免事故的有效方法。殼內(nèi)的漏油通常會持續(xù)很長時間。果在油位低于安全高度之前很久就能檢測到油位，則可以確定是否存在泄漏。前，礦用電纜更多的檢測方法仍采用相對原始的離線檢測方法，當關(guān)閉電源并提高檢測效率時，通過手動目視觀察油高。
　　弱為了實現(xiàn)對瓷箱液位電荷的檢測，一些研究人員采用了超聲回波檢測方法。明等人[1]簡化了瓷殼測試模型，并通過瓷包絡(luò)中超聲回波信號幅度的突然下降確定其是否含有油。域和頻域，從而實現(xiàn)了瓷殼中定點液位的檢測。潤陽等。[2]分析了瓷包絡(luò)的回波數(shù)及其振幅，研究了信號衰減規(guī)律，提出了回波頻率判斷和衰減曲線斜率的基礎(chǔ)。應于瓷殼中的油位。而，基于超聲回波信號的液位檢測方法只能達到液位固定高度的檢測，除了表面外，瓷殼本身很難放置。下肢和其他部分受遮陽裙的影響，這限制了超聲波回聲過程。測區(qū)域。時，超聲波導波檢測技術(shù)具有傳播距離遠，礦用電纜檢測效率高的特點，逐步應用于內(nèi)部液位的檢測。閉容器的主體結(jié)構(gòu)。存富等。[3]建立了液體負載單面薄板模型，推導了蘭姆波特征方程，利用其特點，對大型油藏內(nèi)部液位進行了定點檢測。姆波的衰減在載有液體的板上傳播。Xu等人[4]發(fā)現(xiàn)，在水平板的現(xiàn)有準斯科爾特模式的速度，并在自由板的現(xiàn)有AO模式之間的差異可被用于密閉容器內(nèi)檢測到液面導波的到達時間。一方面，使用非聲學融合導波檢測技術(shù)的非線性超聲波導波檢測方法與非線性聲學融合也引起了持續(xù)的關(guān)注。內(nèi)外研究人員的比例[5]。線性超聲波導波檢測技術(shù)可以利用超聲波與缺陷或界面相互作用產(chǎn)生的非線性效應進行微損傷檢測[6_71O馮偉等[8]開發(fā)了基于非線性超聲檢測技術(shù)的多點快速檢測系統(tǒng)。以快速實現(xiàn)鋁合金疲勞損傷區(qū)的初始定位。曉佳等人191利用材料損傷產(chǎn)生的非線性效應檢測混凝土中的微裂紋，證明該方法對微裂紋缺陷的檢測非常有效。海洋及其同事[10]使用非線性系數(shù)來表征Q235鋼的疲勞損傷。果表明，非線性系數(shù)和疲勞循環(huán)次數(shù)呈現(xiàn)出增加的單調(diào)關(guān)系，非線性系數(shù)在腐蝕環(huán)境中增加。而，關(guān)于非線性超聲波導波檢測技術(shù)在瓷包層檢測中的應用還很少。此，本文提出的基于由非線性超聲引導的波，其執(zhí)行用于高壓電纜的瓷套管終端的內(nèi)部檢測電平，其允許檢測所述殼體瓷的液面的方法實時檢測高壓電纜瓷端子的液位。究基地。器箱的非線性超聲波引導波長檢測方法非線性超聲波導波的基本理論超聲波導波是指波導結(jié)構(gòu)中有限的彈性波。線性超聲是指由超聲波與介質(zhì)的相互作用或傳播過程中的損傷所呈現(xiàn)的非線性特征引起的材料特性或損傷的評估。
　　二階攝動近似條件下，各向同性彈性材料的一維非線性超聲動力學方程可以描述如下：u - 位移;時間; x - 聲波的傳播距離; c - 聲波的速度; β - 非線性系數(shù)。單次諧波激勵下，非線性方程的解可以縮寫為U（x，τ）= A0cos（ωτ） A1cos（2ωτ）x（3）其中：A0，A1--基頻和第二次諧波幅度，角頻率，時間常數(shù)τ，波數(shù)k。于A0，給定的非線性系數(shù)A1可以表示為等式（4），由非線性效應引起的二次諧波的大小與非線性系數(shù)的修正直接相關(guān)，它是也就是說，非線性系數(shù)。能反映材料中的非線性效應。實際檢測中，經(jīng)常使用相對非線性系數(shù)代替非線性系數(shù)：當超聲波在含有內(nèi)部油的瓷套中傳播時，油的存在改變了瓷套的界面特征。時，在超聲波的傳播期間，部分基本能量向高次諧波泄漏，使得接收信號包含更高次諧波分量，并且該機制在圖4中示出。波和介質(zhì)之間的相互作用產(chǎn)生兩種主要類型的二次諧波：一種是第二自由諧波，隨著傳播距離的增加而迅速減小，另一種是積累二次諧波的大小隨著傳播距離的增加而增加。逐漸成長。了激發(fā)具有明顯累積效應的二次諧波，必須滿足兩個條件：一個是基頻和雙頻導波的相速度的充分性，也就是說相速度相等或相似，第二是基頻和雙頻引導。的群速度對應，并且在基頻和雙頻模式之間存在非零能量流傳遞[11-12]。了選擇合適的頻率來激發(fā)第二累積諧波，繪制瓷殼的色散曲線，如圖2所示。以看出基頻和雙頻導波模式彼此接近。此在約150 kHz和235 kHz。實驗在150kHz的頻率下進行。據(jù)離散傅立葉變換的諧波幅度修改瓷殼中的油，以改變界面的特性。超聲導波在瓷殼中傳播并與其相互作用時，產(chǎn)生二次諧波和非線性系數(shù)。要反映二次諧波的增長。此，可以通過計算非線性系數(shù)來獲得瓷殼中的液位信息。線性系數(shù)的計算主要與基頻和雙頻導波的幅度有關(guān)。以通過離散傅里葉變換將接收的時域轉(zhuǎn)換為頻域，以獲得基頻和雙頻導波的幅度信息。于有限長度序列信號x（n），0≤n≤N-1，離散傅里葉變換定義如下：WN = e-i（2π/ N）。
　　以看出，有限長度序列信號x（n）的DFT總是有限長度序列，并且n和k都是離散變量。接收信號進行離散傅立葉變換以獲得幅度譜A（k），并且如下獲得信號中包括的基頻和二次諧波分量的幅度：Ak = A （k）= | X（k）|對接收的非線性蘭姆波信號進行降噪處理，然后進行離散傅立葉變換，得到其幅度譜A（k）。帶被用于表征非線性信號的幅度特性：阿西是帶的積分振幅，和（K1，K2）是積分區(qū)間的基頻和二次諧波振幅是。用等式（8）順序計算，并且可以根據(jù)公式（5）獲得相應的非線性系數(shù)，從而表征瓷套的內(nèi)部液位。測瓷殼液位，構(gòu)建基于非線性超聲導波的液位檢測平臺，如圖3所示。要儀器該平臺包括：Agilent 33522B信號發(fā)生器，TREK2100HF功率放大器，Top PCI-20614數(shù)據(jù)采集板和高性能PC主機。實驗過程中，激勵信號首先由信號發(fā)生器產(chǎn)生，然后由功率放大器放大。大的信號用于驅(qū)動連接在瓷套頂部的壓電傳感器。生的超聲波在瓷殼的壁中傳播。被附著在下端的壓電傳感器接收并由數(shù)據(jù)采集卡收集，然后傳輸?shù)礁咝阅躊C進行分析。殼是YJZWC4型110kV高壓電纜端子，總高度為1410mm。用的壓電傳感器是壓電PZT片（壓電鉛摻雜陶瓷），具有良好的壓電性能。
　　PZT壓電片的中心頻率為2MHz，直徑為10mm，厚度為1mm。PZT壓電換能器分別固定在瓷套的頂部和底部，距離上下端面100mm，兩個PZT壓電換能器之間的距離為1210mm。中，高位是激勵換能器，低位是接收換能器。于人群和能量泄漏的影響，從瓷套接收的信號強度低。了獲得足夠強的信號，用持續(xù)0.1秒的正弦連續(xù)信號進行激勵。勵頻率為150 kHz，幅度為Vpp = 6 V，放大器在功率放大器50倍后放大至300 V.實驗測量不同高度的液位，液位從0 mm開始測量，然后增加100 mm，最后完成1400 mm的液位測量。于不同的液位，實驗結(jié)果和分析實驗重復10次，以減少實驗隨機誤差。于接收換能器位于瓷殼的底部并且端面靠近，因此端面的反射回波強烈地干擾接收信號。此，通過分析一定長度的數(shù)據(jù)來截取數(shù)據(jù)，并且總數(shù)據(jù)點是4096.由于激勵頻率是150kHz，所以二次諧波頻率是300kHz。了減少低頻噪聲干擾，使用高通濾波器對數(shù)據(jù)進行濾波。
　　通濾波器的截止頻率為50 kHz，增益為0 dB。4顯示了當液位在0mm和500mm之間時接收的時域和頻域信號。據(jù)時域信號，信號的幅度通常在0mm的時域中更高，并且當液位達到500mm時，信號的幅度在時域中全局減小，這是由于信號能量泄漏到液體中。頻域中，二次諧波的幅度整體上明顯低于基頻的幅度，局部部分被放大。液位高度為500 mm時，基頻的幅度明顯低于0 mm，但二次諧波的幅度沒有明顯下降。

　　式（5）的計算表明，當液位為500mm時，非線性系數(shù)大于0mm。
　　同液位的非線性系數(shù)的計算在圖4中示出。以看出，當液位等于0mm時，非線性系數(shù)非常低，當液位高度增加時，非線性系數(shù)逐漸增大。實上，當陶瓷套管的內(nèi)部填充有油，超聲波將在傳播過程滲入油，從而使接收到的信號的能量將減少，使強度隨著液位增加，接收信號將逐漸減小。域中的性能是信號的主要分量的基頻信號的幅度顯著減小。一方面，隨著超聲波與固液界面之間的距離增加，非線性效應增加，因此非線性系數(shù)趨于增加。線性系數(shù)可用作評估液位的有效指標。論瓷型高壓電纜接頭漏油問題是高壓電纜正常安全運行的關(guān)鍵因素。于封閉結(jié)構(gòu)和人群的影響，很難實現(xiàn)內(nèi)部液位電荷的檢測為了解決這個問題，本文提出了一種基于導波的液位檢測方法。線性超聲。先，將壓電傳感器粘接到瓷套上，實現(xiàn)超聲波的激發(fā)和接收，位于瓷套頂部和底部中間的位置，可有效減少傘裙對檢測結(jié)果的影響。決于瓷殼體的分散曲線上，150千赫頻率的正弦波被選擇用于該實驗中，離散傅立葉變換用于將信號轉(zhuǎn)換的頻域，并計算它的非線性系數(shù)。驗結(jié)果表明，由于瓷殼中存在油，接收信號的強度將顯著降低。域中基頻的幅度也顯著減小，隨著液位的增加，非線性系數(shù)逐漸增大?？梢杂行У乇碚鞔蓺さ膬?nèi)部液位。此，非線性非引導超聲波導檢測方法可以有效地評估瓷殼的內(nèi)部液位，為高壓電纜終端內(nèi)部液位的帶電檢測提供參考。研究應提高瓷殼液位評估的準確性，并進一步研究信號處理方法。
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