特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置及检测方法

1.本技术涉及材料性能检测领域，特别涉及一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置及检测方法。


背景技术：

2.特超高压(ultra high voltage，uhv)输变电绝缘子是用于特高压输电系统中的绝缘装置，其一般被应用于输电线路、输电塔、开关设备、或者变电塔中。特超高压输变电绝缘子具备优异的电气绝缘性能、和机械强度，以应对高电压和恶劣的环境。因此，对于特超高压输变电绝缘子内部特性的检测是十分重要的。
3.现有的较为成熟的检测手段一般是接触式检测，即将检测设备置于待检测的特超高压输变电绝缘子表面，并通过耦合剂(例如油、水等)来实现对待测材料的检测。
4.但是，如果待检测的特超高压输变电绝缘子表面较为粗糙或者由于其材料的特殊性会损伤测试探头时，这时候接触式检测就变得不再适用。但是，对于常规的无接触式检测设备来说，其探头产生的超声波在空气中传播会造成严重的衰减，因此不能达到检测目的。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的以上问题，本技术提供一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置及检测方法，可以通过无接触的方式实现特超高压输变电绝缘子残余应力的检测。
6.为了达到上述目的，本技术第一方面提供一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置，包括：空气耦合发射探头、空气耦合接收探头、气压设备、以及楔块；所述楔块设置有与所述空气耦合发射探头形状大小相匹配的第一通孔，所述空气耦合发射探头设置于所述第一通孔；所述楔块设置有与所述空气耦合接收探头形状大小相匹配的第二通孔，所述空气耦合接收探头设置于所述第二通孔；所述楔块设置有与所述第一通孔相连通的第三通孔，所述第三通孔的第一端与所述气压设备形状大小相匹配，用于连接所述气压设备，所述第三通孔的第二端与所述第一通孔相连通，用于使所述第一通孔内空气的压强为第一预设压强；所述楔块设置有与所述第二通孔相连接的第四通孔，所述第四通孔的第一端与所述气压设备形状大小相匹配，用于连接所述气压设备，所述第四通孔的第二端与所述第二通孔相连通，用于使所述第二通孔内空气的压强为第二预设压强；所述楔块贴合于待测的特超高压输变电绝缘子表面，用于在所述第一预设压强和所述第二预设压强的作用下，通过所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述待测的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。
7.由上，本方面通过气压设备使空气耦合发射探头和空气耦合接收探头之间的超声波在一定压强的空气中传递，从而可以减轻超声波的衰减现象，使衰减较少的超声波传播到待测特超高压输变电绝缘子内部，提高了实现了较好效果的无接触式检测，既保护了检测设备，又保证了应力检测的检测效果。
8.作为一种可选的实现方式，所述楔块还包括：至少一个空腔，所述空腔位于所述楔
块的所述第一通孔和所述第二通孔之间，用于阻隔所述空气耦合发射探头产生的超声波直接从所述楔块传播至所述空气耦合接收探头。
9.由上，通过在设置空气耦合发射探头的第一通孔和设置空气耦合接收探头的第二通孔之间设置空腔，防止了超声信号直接经由楔块传递到接收探头中，避免了信号传递混乱现象。
10.作为一种可选的实现方式，所述气压设备的数量至少为2，其中之一与所述第三通孔相连通，另外之一与所述第四通孔相连通。
11.由上，通过分别与第三通孔和第四通孔相连的气压设备，可以实现对第一通孔内空气压强和第二通孔内空气压强的独立控制。
12.作为一种可选的实现方式，所述楔块为有机玻璃制成的楔块。
13.作为一种可选的实现方式，所述第一通孔设置于所述楔块的第一斜面；所述第二通孔以设置于所述楔块的第二斜面。
14.作为一种可选的实现方式，所述第一通孔与所述楔块的第一斜面垂直；所述第二通孔与所述楔块的第二斜面垂直。
15.由上，提供了一种较优的布局，从而使该装置的体积更小。
16.作为一种可选的实现方式，还包括：通过控制所述第一预设压强的大小，和/或通过控制所述第二预设压强的大小，以对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。
17.本技术另一方面提供一种特超高压输变电绝缘子残余应力检测的方法，包括：将所述检测装置中的楔块贴合于待测的特超高压输变电绝缘子表面；基于第三通孔，利用气压设备向第一通孔内充入空气，使所述第一通孔中的气体压强为第一预设压强；并基于第四通孔，利用气压设备向第二通孔内充入空气，使所述第二通孔中的气体压强为第二预设压强；在所述第一预设压强和所述第二预设压强的作用下，利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。
18.作为一种可选的实现方式，还包括：通过控制所述第一预设压强的大小，和/或通过控制所述第二预设压强的大小，以对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。
19.作为一种可选的实现方式，所述利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测，包括：利用所述空气耦合发射探头发射超声波信号，并获取所述空气耦合接收探头接收到的超声波信号；通过将接收到的超声波信号于发射的超声波信号进行对比，以确定所述特超高压输变电绝缘子的残余应力。
20.本方面的有效效果可以参照上述第一方面各项的有益效果。
21.本技术的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
22.下面参照附图来进一步说明本技术的各个技术特征和它们之间的关系。附图为示例性的，一些技术特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本技术所属技术领域中惯用的且对于理解和实现本技术并非必不可少的技术特征，或是额外示出了对于理
解和实现本技术并非必不可少的技术特征，也就是说，附图所示的各个技术特征的组合并不用于限制本技术。另外，在本技术全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：
23.图1为本技术实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置的结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子残余应力检测方法的流程图。
具体实施方式
25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
26.应理解，本技术实施例提供了一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置及检测方法，由于这些技术方案解决问题的原理相同或相似，在如下具体实施例的介绍中，某些重复之处可能不再赘述，但应视为这些具体实施例之间已有相互引用，可以相互结合。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
28.下面结合附图对本技术实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置进行详细介绍。其中，图1为一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置的结构示意图。
29.本实施例提供的特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置10包括空气耦合发射探头110、空气耦合接收探头120、气压设备130、以及楔块140。下面结合附图1详细介绍各个部分。
30.在一些实施例中，楔块140开设有四个通孔。
31.楔块140开设的第一通孔m的形状大小与空气耦合发射探头110相匹配，该第一通孔m用于设置空气耦合发射探头110。具体的，如图1示出的空气耦合发射探头110的接收端位于第一通孔m外部，空气耦合发射探头110的发射端位于第一通孔m内部且是悬空设置的(即发射端是与空气接触的，未与待测特超高压输变电绝缘子接触)。应理解，空气耦合发射探头110的接收端是指其接收外部设备发送的电信号的一端，空气耦合发射探头110的发射端是指将上述电信号转换为超声信号后，发送到第一通孔m中的一端。
32.楔块140开设的第二通孔n的形状大小与空气耦合接收探头120相匹配，该第二通孔n用于设置空气耦合接收探头120。具体的，如图1示出的空气耦合接收探头120的接收端位于第二通孔n内部且是悬空设置的(即接收端是与空气接触的，未与待测特超高压输变电绝缘子接触)，空气耦合接收探头120的发射端位于第二通孔n的外部。应理解，空气耦合接收探头120的接收端是指接收由待测特超高压输变电绝缘子反射回的超声波信号，空气耦合接收探头120的发射端是指将上述超声信号转换为电信号后，发送到外部设备的一端。
33.楔块140开设的第三通孔i与第一通孔m相连通。第三通孔i的一端与气压设备130的出气口形状和大小相匹配，用于连接气压设备130的出气口，从而利用气压设备130，通过
第三通孔i来向第一通孔m中充入空气，使第一通孔m内空气的压强为第一预设压强值。应理解，可以通过控制充入的气体量来实现对第一通孔m内气体压强值的控制，从而使其为第一预设压强值。
34.楔块140开设的第四通孔j与第二通孔n相连通。第四通孔j的一端与气压设备130的出气口形状和大小相匹配，用于连接气压设备130的出气口，从而利用气压设备130，通过第四通孔j来向第二通孔n中充入空气，使第二通孔n内空气的压强为第二预设压强值。同样的，可以通过控制充入的气体量来实现对第二通孔n内气体压强值的控制，从而使其为第二预设压强值，从而实现对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。在本实施例中，特超高压输变电绝缘子的材料为有机玻璃，在一些其他的实施例中，特超高压输变电绝缘子的材料可以为其他材料，例如：橡胶、陶瓷等等。
35.应理解，上述第一预设压强值和第二预设压强值可以相同也可以不同。
36.在一些实施例中，如图1示出的，楔块140还开设有至少一个空腔150(图1示出的为一个，在其他实施例中可以开设多个)。该空腔150设置于第一通孔m和第二通孔n之间，通过该空腔150可以防止超声波在楔块140内传播，造成信号采集的混乱。这里的超声波是指空气耦合发射探头110产生的超声波。从而使空气耦合接收探头120接收到的超声波只能是经过待测特超高压输变电绝缘子p的超声波，即：使超声波的运动轨迹如图1：空气耦合发射探头110的发射端
→
第一通孔m
→
待测特超高压输变电绝缘子p内部
→
第二通孔n
→
空气耦合接收探头120的接收端。
37.作为一种实现方式，第一通孔m可以设置于楔块140的第一斜面上，例如，设置角度可以是第一通孔m与楔块140的第一斜面垂直。第二通孔n可以设置于楔块140的第二斜面上，例如，设置角度可以是第二通孔n与楔块140的第二斜面垂直。
38.在一些实施例中，为了方便分别控制第一通孔m和第二通孔n内的气体压强，可以设置至少两个气压设备，即第一通孔连接一个气压设备，第二通孔连接另外一个气压设备。
39.在本实施例中，在第一预设压强值和第二预设压强值的作用下，空气耦合发射探头110将接收到的用于检测的电信号转换为超声信号，该超声信号经由空气耦合发射探头110附近的第一预设压强的空气传递到待测的特超高压输变电绝缘子p中，在该特超高压输变电绝缘子p的内部经过传播，再经由空气耦合接收探头120附近的第二预设压强的空气传递至空气耦合接收探头120中，该空气耦合接收探头120将接收到的该超声信号转换为电信号，以实现对该特超高压输变电绝缘子p残余应力的检测。应理解，在进行上述检测之前，需要将楔块140贴合于待测的特超高压输变电绝缘子p表面，以获得更好的检测效果。
40.下面介绍本技术实施例提供的基于特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置10进行特超高压输变电绝缘子残余应力检测的方法，如图2所示，该方法包括步骤s210-s230，下面详细介绍各个步骤。
41.s210：将特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置中的楔块贴合于待测的特超高压输变电绝缘子表面。
42.如图1示出的，将该特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置固定于特超高压输变电绝缘子的表面。具体为：第一通孔m远离空气耦合发射探头110的一端、以及第二通孔n远离空气耦合接收探头120的一端贴合于待测的特超高压输变电绝缘子的表面。
43.s220：基于第三通孔，利用气压设备向第一通孔内充入空气，使所述第一通孔中的
气体压强为第一预设压强；并基于第四通孔，利用气压设备向第二通孔内充入空气，使所述第二通孔中的气体压强为第二预设压强。
44.在本步骤中，通过气压设备向第一通孔m和第二通孔n中充入预设量的空气，使其压强分别达到预设压强值。通过分别将第一通孔m和第二通孔n中的空气压缩到的一定值(例如第一通孔的空气压缩到第一预设压强值，第二通孔的空气压缩到第二预设压强值)，可以减轻超声波信号在空气中传播的衰减现象，从而尽可能使无损信号传递至待测特超高压输变电绝缘子内部，从而使提高检测效果。
45.在一些实施例中，通过控制第一通孔内气体压强的大小，和/或通过控制第二通孔内气体压强的大小，来实现对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的残余应力的检测。其中特超高压输变电绝缘子的材料可以参照上述实施例的介绍，此处不再进行赘述。
46.s230：在所述第一预设压强和所述第二预设压强的作用下，利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。
47.在本步骤中，空气耦合发射探头110发射的超声波信号经由第一通孔(第一通孔内气体的压强为第一预设压强值)、待测特超高压输变电绝缘子内部、第二通孔(第二通孔内气体的压强为第二预设压强值)、传播到空气耦合接收探头120，然后通过将空气耦合接收探头120接收到超声波信号于发射的超声波信号进行对比，从而确定出待测的特超高压输变电绝缘子的残余应力。
48.作为一种实现方式，可以通过对比信号幅值的方式确定出残余应力。
49.作为再一种实现方式，还可以通过对比信号延迟时间的方式确定出残余应力。
50.应理解，上述两种确定残余应力的方式均是示例性描述，在其他实施例中还可以通过其他方式来确定。
51.基于本实施例提供的一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置和检测方法，可以实现通过空气耦合的方式来对特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测，并且利用该检测装置进行的检测，其检测信号的衰减程度较小，可以提高检测效果。
52.另外，说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块a、模块b、模块c等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
53.在上述的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如s210、s220
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
54.说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
55.本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
56.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本技术保护范畴。

技术特征：
1.一种特超高压输变电绝缘子残余应力的检测装置，其特征在于，包括：空气耦合发射探头、空气耦合接收探头、气压设备、以及楔块；所述楔块设置有与所述空气耦合发射探头形状大小相匹配的第一通孔，所述空气耦合发射探头设置于所述第一通孔；所述楔块设置有与所述空气耦合接收探头形状大小相匹配的第二通孔，所述空气耦合接收探头设置于所述第二通孔；所述楔块设置有与所述第一通孔相连通的第三通孔，所述第三通孔的第一端与所述气压设备形状大小相匹配，用于连接所述气压设备，所述第三通孔的第二端与所述第一通孔相连通，用于使所述第一通孔内空气的压强为第一预设压强；所述楔块设置有与所述第二通孔相连接的第四通孔，所述第四通孔的第一端与所述气压设备形状大小相匹配，用于连接所述气压设备，所述第四通孔的第二端与所述第二通孔相连通，用于使所述第二通孔内空气的压强为第二预设压强；所述楔块贴合于待测的特超高压输变电绝缘子表面，用于在所述第一预设压强和所述第二预设压强的作用下，通过所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述待测的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述楔块还包括：至少一个空腔，所述空腔位于所述楔块的所述第一通孔和所述第二通孔之间，用于阻隔所述空气耦合发射探头产生的超声波直接从所述楔块传播至所述空气耦合接收探头。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气压设备的数量至少为2，其中之一与所述第三通孔相连通，另外之一与所述第四通孔相连通。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述楔块为有机玻璃制成的楔块。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一通孔设置于所述楔块的第一斜面；所述第二通孔以设置于所述楔块的第二斜面。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一通孔与所述楔块的第一斜面垂直；所述第二通孔与所述楔块的第二斜面垂直。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：通过控制所述第一预设压强的大小，和/或通过控制所述第二预设压强的大小，以对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。8.一种基于权利要求1-7任一项所述的检测装置进行特超高压输变电绝缘子残余应力检测的方法，其特征在于，包括：将所述检测装置中的楔块贴合于待测的特超高压输变电绝缘子表面；基于第三通孔，利用气压设备向第一通孔内充入空气，使所述第一通孔中的气体压强为第一预设压强；并基于第四通孔，利用气压设备向第二通孔内充入空气，使所述第二通孔中的气体压强为第二预设压强；在所述第一预设压强和所述第二预设压强的作用下，利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
通过控制所述第一预设压强的大小，和/或通过控制所述第二预设压强的大小，以对由不同材料制成的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述空气耦合发射探头和所述空气耦合接收探头对所述特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测，包括：利用所述空气耦合发射探头发射超声波信号，并获取所述空气耦合接收探头接收到的超声波信号；通过将接收到的超声波信号于发射的超声波信号进行对比，以确定所述特超高压输变电绝缘子的残余应力。

技术总结
本申请提供一种残余应力的检测装置及检测方法，装置包括：空气耦合发射探头、空气耦合接收探头、气压设备和楔块；楔块设置有第一通孔，空气耦合发射探头设置于第一通孔；楔块设置有第二通孔，空气耦合接收探头设置于第二通孔；楔块设置有与第一通孔相连通的第三通孔，第三通孔用于连接气压设备，第三通孔的第二端与第一通孔相连通；楔块设置有与第二通孔相连接的第四通孔，第四通孔连接气压设备，第四通孔的第二端与第二通孔相连通；楔块贴合待测特超高压输变电绝缘子表面，通过空气耦合发射探头和空气耦合接收探头对待测的特超高压输变电绝缘子的残余应力进行检测。本申请提供的装置空气耦合的方式实现特超高压输变电绝缘子残余应力的检测。残余应力的检测。残余应力的检测。


技术研发人员：徐春广 尹鹏 李涔诚 马永江 栗双怡 李文凯 张文君
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/16