專利名稱：一種適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于輸電線路在線檢測(cè)的傳感器，尤其是涉及一種基于壓 電效應(yīng)的適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器。
背景技術(shù)：
架空輸電線的覆冰災(zāi)害是國(guó)際上普遍關(guān)心的問(wèn)題。覆冰載荷為輸電線的重要載荷 之一，一方面覆冰的重量增加了輸電線的負(fù)荷，導(dǎo)致導(dǎo)線的張力增加，容易發(fā)生斷線斷股、 倒桿倒塔等事故；另一方面覆冰改變了導(dǎo)線原有的截面形式，在風(fēng)的誘導(dǎo)下容易發(fā)生空氣 動(dòng)力失穩(wěn)，引起極強(qiáng)的舞動(dòng)，而且不平衡的脫冰跳躍會(huì)引起整條線路的震蕩和導(dǎo)地線短路 的危險(xiǎn)。隨著高壓輸電線路的建設(shè)，大跨度輸電線路不斷增加，為了使高壓輸電系統(tǒng)具有足 夠的安全性和可靠度，減輕冰雪給輸電系統(tǒng)帶來(lái)的損失，加強(qiáng)對(duì)輸電線路的覆冰檢測(cè)研究 既有重要的理論價(jià)值，又有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。目前常用的檢測(cè)方法主要有電渦流檢 測(cè)、漏磁檢測(cè)、超聲無(wú)損檢測(cè)。由于超聲波檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)距離遠(yuǎn)信號(hào)便于識(shí)別，所以得到廣泛的應(yīng)用。超聲 波檢測(cè)是利用在被檢測(cè)輸電線表面放置的傳感器發(fā)射和接收檢測(cè)信號(hào)，這樣接收到的信號(hào) 就包含了信號(hào)傳播路徑上被測(cè)輸電線所有信息由于超聲波信號(hào)在傳播過(guò)程中遇到損傷或 障礙會(huì)發(fā)生波的反射、散射、折射等，因此通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的分析，就可以得到被測(cè)工件的 損傷的信息。因此要實(shí)現(xiàn)輸電線覆冰以及損傷的超聲無(wú)損檢測(cè)，關(guān)鍵是要根據(jù)輸電線的特 殊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種合理的傳感器。輸電線大多都是絞線，因此不能像傳統(tǒng)的傳感元件那樣直接直接粘貼在輸電 線表面，這就給檢測(cè)帶來(lái)一定的困難，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以對(duì)于用于輸電線檢測(cè)的傳感器的 研究進(jìn)展比較緩慢，還處于起步階段。但是用于管道檢測(cè)的傳感器已經(jīng)有了比較長(zhǎng)時(shí)間的 應(yīng)用。早在2002年的時(shí)候，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院(Imperial College)研制出了一種陣列式 壓電傳感器，并利用這種壓電換能器陣列實(shí)現(xiàn)了對(duì)埋地輸油管道的無(wú)損檢測(cè)。這種傳感器 陣列是在一種可松緊的圓環(huán)內(nèi)均勻分布?jí)弘姄Q能器，使傳感器陣列可以加緊在管道外壁， 利用壓電換能器的壓電效應(yīng)激勵(lì)和接收信號(hào)。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)在管道外壁移 動(dòng)，并且可以根據(jù)被測(cè)對(duì)象的不同尺寸調(diào)節(jié)松緊，實(shí)現(xiàn)不同位置的檢測(cè)，同時(shí)壓電換能器以 陣列形式的分布，可以有效地增強(qiáng)某些有用的模態(tài)，抑制其他模態(tài)的產(chǎn)生。2005 年，F(xiàn)rancisco C. R. MARQUES 和 Alessandro DEMMA 利用充氣式壓電換 能環(huán)對(duì)巴西東北部的天然氣管道進(jìn)行了實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，證明了這種傳 感器的可行性。并有望批量生產(chǎn)，用于實(shí)際管道檢測(cè)中。這種可充氣式環(huán)形壓電換能器同 樣可以根據(jù)被測(cè)對(duì)象的尺寸改變環(huán)的大小，隨時(shí)加緊被測(cè)試對(duì)象。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?00710069421.X)公開了一種用于接觸壓力分布測(cè) 量的傳感器。通過(guò)陣列傳感器解決單體傳感器的問(wèn)題，以及集成小型化、相互干擾等問(wèn)題。 該發(fā)明的傳感器金屬外殼內(nèi)由上至下依次設(shè)置有橡膠封裝層、壓電敏感層、電極轉(zhuǎn)接板和 電荷讀出集成電路。橡膠封裝層為帶有呈陣列排列突點(diǎn)的橡膠片。壓電敏感層包括PVDF片，PVDF片的一面為整片電極，另一面為陣列電極。陣列電極與突點(diǎn)位置一一對(duì)應(yīng)。電荷 讀出集成電路為帶有電荷注入電極的CCD集成電路。該發(fā)明利用壓電原理與集成電路相結(jié) 合的方法，不僅使陣列壓電傳感器的動(dòng)態(tài)性能和抗干擾能力得到明顯的改善，穩(wěn)定性也得 到大大加強(qiáng)，同時(shí)具有表面柔順、體積小、集成度高的特點(diǎn)。采用可松緊圓環(huán)壓電換能器的最大好處就在于可以根據(jù)被測(cè)量對(duì)象的尺寸調(diào) 節(jié)傳感器大小，并且可以對(duì)不同位置進(jìn)行檢測(cè)。克服了傳統(tǒng)傳感器不能移動(dòng)，只能用于固定 尺寸的檢測(cè)的缺點(diǎn)。但該發(fā)明尚不能直接用于輸電線覆冰的檢測(cè)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述問(wèn)題，提供一種適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感 器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，與輸電線結(jié)合緊密，提高了檢測(cè)的可行性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器，它包括至少一個(gè)測(cè)量單元，各測(cè)量單元包 括一個(gè)與被測(cè)輸電線緊密連接的夾持裝置，在夾持裝置上安裝壓電元件，在壓電元件的極 化方向引出電極。所述夾持裝置為兩個(gè)半圓形鋁合金片，其內(nèi)徑與被測(cè)輸電線內(nèi)徑一致，兩半圓形 鋁合金片間通過(guò)螺栓連接；壓電元件安裝在各半圓形鋁合金片上。所述壓電元件為弧形壓電陶瓷片，其上下表面極化，弧形壓電陶瓷片的內(nèi)徑與半 圓形鋁合金片的外徑相同。所述測(cè)量單元至少有兩個(gè)，其中一個(gè)作為激勵(lì)傳感器，另一個(gè)用作接收傳感器。由于輸電線大多都是絞線結(jié)構(gòu)的，要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的可行性，必須使傳感器與輸電線 比較緊密的接觸在一起。為此本實(shí)用新型的夾持式壓電傳感器，包括壓電元件、加持裝置、 電極引線部分。壓電元件采用弧形壓電陶瓷片，上下表面極化，在極化方向上施加電壓，會(huì) 產(chǎn)生彈性波，由于軸向長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于徑向長(zhǎng)度，因此以產(chǎn)生的軸向振動(dòng)為主，加持裝置是兩個(gè) 半圓形鋁合金片，半圓形鋁合金片的內(nèi)徑與被測(cè)輸電線內(nèi)徑一致，使得兩半圓形鋁合金片 能夠緊密并且完整地加持在輸電線上，外徑與弧形壓電元件的內(nèi)徑相同，這樣將壓電元件 粘貼在半圓形鋁合金片上時(shí)，可以使它們完全緊密接觸，在壓電元件的極化方向引出電極， 這樣壓電元件與鋁合金加持裝置共同組成了傳感器，在壓電元件極化的時(shí)候，起夾持作用 的鋁合金片將會(huì)跟壓電元件產(chǎn)生一致的振動(dòng)效果，通過(guò)螺釘將傳感器緊固在輸電線上，實(shí) 現(xiàn)了松緊可調(diào)、位置可移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)加持裝置，壓電元件可以更好的與輸電線緊密 接觸，大大提高了檢測(cè)的可行性。本實(shí)用新型的有益效果本設(shè)計(jì)中，作為加持裝置的半圓形鋁合金片在壓電元件 與輸電線之間起到了很好的連接作用，一方面解決了壓電元件不能直接粘貼在輸電線上的 問(wèn)題，另一方面實(shí)現(xiàn)了可移動(dòng)的無(wú)位置限制的檢測(cè)。

圖1是本實(shí)用新型裝配后的傳感器的示意圖；圖2是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]其中，1被測(cè)輸電線，2半圓形鋁合金片，3弧形壓電陶瓷片。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 圖1、圖2中，它包括一個(gè)測(cè)量單元，各測(cè)量單元包括一個(gè)與被測(cè)輸電線1緊密連接 的夾持裝置，在夾持裝置上安裝壓電元件，在壓電元件的極化方向引出電極。所述夾持裝置為兩個(gè)半圓形鋁合金片2，其內(nèi)徑與被測(cè)輸電線1內(nèi)徑一致，兩半圓 形鋁合金片2間通過(guò)螺栓連接；壓電元件安裝在各半圓形鋁合金片2上。所述壓電元件為弧形壓電陶瓷片3，其上下表面極化，弧形壓電陶瓷片3的內(nèi)徑與 半圓形鋁合金片2的外徑相同。本實(shí)施例是利用單一傳感器進(jìn)行輸電線損傷檢測(cè)，將傳感器置于輸電線的一端， 傳感器激勵(lì)檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)作為接收傳感器接收反射信號(hào)，通過(guò)分析接收信號(hào)達(dá)到檢測(cè)的 目的。實(shí)施例2 所述測(cè)量單元有兩個(gè)，其中一個(gè)作為激勵(lì)傳感器，另一個(gè)用作接收傳感器。其余與 實(shí)施例1相同，不再贅述。本實(shí)例是利用兩個(gè)傳感器，將兩個(gè)傳感器分別置于輸電線的兩端，一個(gè)用作激勵(lì) 傳感器，另一個(gè)用作接收傳感器，接收傳感器接收到的信號(hào)包含了在波的傳播路徑上被測(cè) 對(duì)象的所有信息。
權(quán)利要求1.一種適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器，其特征是，它包括至少一個(gè)測(cè)量單元，各測(cè)量 單元包括一個(gè)與被測(cè)輸電線緊密連接的夾持裝置，在夾持裝置上安裝壓電元件，在壓電元 件的極化方向引出電極。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器，其特征是，所述夾持裝置為 兩個(gè)半圓形鋁合金片，其內(nèi)徑與被測(cè)輸電線內(nèi)徑一致，兩半圓形鋁合金片間通過(guò)螺栓連接； 壓電元件安裝在各半圓形鋁合金片上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器，其特征是，所述壓電元件 為弧形壓電陶瓷片，其上下表面極化，弧形壓電陶瓷片的內(nèi)徑與半圓形鋁合金片的外徑相 同。
4.如權(quán)利要求1所述的適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器，其特征是，所述測(cè)量單元至 少有兩個(gè)，其中一個(gè)作為激勵(lì)傳感器，另一個(gè)用作接收傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適用于輸電線覆冰檢測(cè)的傳感器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，與輸電線結(jié)合緊密，提高了檢測(cè)的可行性。其結(jié)構(gòu)為它包括至少一個(gè)測(cè)量單元，各測(cè)量單元包括一個(gè)與被測(cè)輸電線緊密連接的夾持裝置，在夾持裝置上安裝壓電元件，在壓電元件的極化方向引出電極。
文檔編號(hào)G01D21/00GK201844850SQ20102060287
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者傅孟潮, 張華棟, 楊永軍, 裘進(jìn)浩, 趙金龍 申請(qǐng)人:山東電力研究院