專利名稱：傳感器接收性能的標(biāo)定方法、系統(tǒng)及超聲波脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感器接收性能的標(biāo)定方法、系統(tǒng)及超聲波脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
局部放電在線檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用球板放電模型激發(fā)穩(wěn)定超聲波脈沖對(duì)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器進(jìn)行標(biāo)定的方法。目前，局部放電在線檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多種設(shè)備的性能診斷過程中，以電力變壓器和氣體絕緣組合開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear,簡稱為GIS)為例,局部放電為診斷GIS絕緣狀況的重要手段，其檢測(cè)技術(shù)一直受到制造廠家和運(yùn)行維護(hù)單位的關(guān)注。傳統(tǒng)的脈沖電流法通過測(cè)量設(shè)備發(fā)生局部放電時(shí)產(chǎn)生的脈沖電流來確定視在放電量、局部放電脈沖等參數(shù)，技術(shù)成熟，可以對(duì)放電量進(jìn)行估算，但抗干擾能力差，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的精度受到很大的影響。超聲波法和特高頻法作為目前兩種比較有效的在線檢測(cè)方法，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高。相比之下，特高頻法適合對(duì)設(shè)備進(jìn)行長期連續(xù)的監(jiān)測(cè)，需要在設(shè)備中內(nèi)置傳感器以保證測(cè)量精度，而超聲波設(shè)備使用簡便，可以通過對(duì)設(shè)備的逐點(diǎn)測(cè)量進(jìn)行缺陷定位，更適合帶電巡檢和短期的在線監(jiān)測(cè)?？偨Y(jié)近年來圍網(wǎng)和南網(wǎng)局部放電超聲波檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前存在的制約局部放電超聲波檢測(cè)技術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸問題之一，就是檢測(cè)系統(tǒng)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)的問題。目前圍際電工委員會(huì)(InternationalElectrotechnical Commission,簡稱為IEC)、國際大電網(wǎng)會(huì)議(International Council On Large Electric Systems,簡稱為CIGRE)沒有發(fā)布用于局部放電檢測(cè)的超聲波傳感器的靈敏度校核標(biāo)準(zhǔn)。超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的是30kHz 300kHz頻段的超聲波信號(hào)，低頻段利于聲波的傳播，高頻段利于抗干擾。由于每次放電激發(fā)出的超聲波頻譜分布不完全一致，而且高頻聲波在介質(zhì)中的傳播會(huì)有很大程度的衰減，因此，所檢測(cè)到的超聲波信號(hào)與傳統(tǒng)的脈沖電流法的檢測(cè)結(jié)果難以良好的對(duì)應(yīng)，在放電量和信號(hào)強(qiáng)度上難以找到對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。對(duì)超聲波檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度無法用統(tǒng)一的單位、數(shù)值進(jìn)行衡量，各供貨商對(duì)靈敏度的承諾有所差異，由此導(dǎo)致用戶單位的準(zhǔn)入質(zhì)量檢驗(yàn)手段不完善。全圍各地對(duì)此類產(chǎn)品的統(tǒng)一要求中僅限于機(jī)械、絕緣以及電磁兼容等常規(guī)性試驗(yàn)內(nèi)容，而最關(guān)鍵的表征裝置核心性能的傳感器特性、檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度等卻缺乏統(tǒng)一、科學(xué)和有效的檢驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，處于一個(gè)空白狀態(tài)。常規(guī)的傳感器標(biāo)定多采用掃頻法，這也是計(jì)量領(lǐng)域采用的標(biāo)準(zhǔn)化方法。由于可用于檢測(cè)局部放電在線監(jiān)測(cè)的超聲波信號(hào)型式為瞬態(tài)脈沖型式，掃頻測(cè)試無法準(zhǔn)確反映傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于瞬態(tài)信號(hào)的接收能力；而GB/T4130-2000水聽器(水下傳聲器)低頻校準(zhǔn)方法，其聲源一般為穩(wěn)定的連續(xù)聲源與局部放電激發(fā)的超聲波信號(hào)有很大不同，且只適用于低頻領(lǐng)域(IHz 3. 15kHz)。因此，現(xiàn)有的超聲波傳感器標(biāo)定方法無法應(yīng)用于局部放電超聲波檢測(cè)傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定?，F(xiàn)有研究成果中沒有可用于參比的標(biāo)準(zhǔn)超聲波傳感器，無法對(duì)用于超聲波傳感器進(jìn)行參考測(cè)量。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中缺少對(duì)瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)進(jìn)行參考測(cè)量的方式問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種傳感器接收性能的標(biāo)定方法、系統(tǒng)及超聲波脈沖發(fā)生器，以至少解決相關(guān)技術(shù)中缺少對(duì)瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)進(jìn)行參考測(cè)量的方式問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種超聲波脈沖發(fā)生器，包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的所述脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)。優(yōu)選地，所述球板放電裝置包括長度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述球板放電裝置的球板間隙長度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種傳感器接收性能的標(biāo)定方法，包括通過超聲波脈沖發(fā)生器激發(fā)超聲波脈沖信號(hào)，其中，所述超聲波脈沖發(fā)生器包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的所述脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)；測(cè)量待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器的局部放電接收性能，其中，所述局部放電接收性能通過所述球板放電裝置的電容上的電荷量q以及所述傳感器的響應(yīng)電壓信號(hào)UJf)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表征。優(yōu)選地，在所述球板放電裝置包括用于調(diào)節(jié)所述球板放電裝置的球板間隙長度的長度調(diào)節(jié)裝置的情況下，在測(cè)量待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器的局部放電接收性能之前，還包括通過調(diào)節(jié)所述球板放電裝置的球板間隙長度獲取所述球板放電裝置的電容上的電荷量q。優(yōu)選地，在通過超聲波脈沖發(fā)生器激發(fā)超聲波脈沖信號(hào)之前，還包括斷開所述球板放電裝置的電容兩極，并對(duì)其中一極的充值電阻進(jìn)行充電。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，還提供了一種傳感器接收性能的標(biāo)定系統(tǒng)，包括超聲波脈沖發(fā)生器，包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的所述脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)；測(cè)控計(jì)算機(jī)，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源和待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器相連，用于控制所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源對(duì)所述球板放電裝置的電容充入電荷量q的電荷，獲取所述傳感器的響應(yīng)電壓信號(hào)Ujf)，并通過所述電荷量q以及所述響應(yīng)電壓信號(hào)UJf)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表征所述局部放電接收性能。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括示波器，與所述測(cè)控計(jì)算機(jī)和待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器相連，用于測(cè)量所述傳感器的響應(yīng)電壓信號(hào)其中，所述UJf)是所述U()(t)的FFT變換。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，采用超聲波脈沖發(fā)生器，包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)的方式，解決了相關(guān)技術(shù)中缺少對(duì)瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)進(jìn)行參考測(cè)量的方式問題，為測(cè)量傳感器對(duì)于瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)的接收性能提供了技術(shù)基礎(chǔ)。


說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超聲波脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超聲波脈沖發(fā)生器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器接收性能的標(biāo)定方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器接收性能的標(biāo)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器接收性能的標(biāo)定系統(tǒng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的超聲波局放傳感器頻域特性標(biāo)定系統(tǒng)示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的超聲波局放傳感器測(cè)試方案全過程的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。在本實(shí)施例中提供了一種超聲波脈沖發(fā)生器，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超聲波脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該超聲波脈沖發(fā)生器包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置14 (也稱球板電極系統(tǒng))，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12相連，用于將標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)。本實(shí)施例通過上述結(jié)構(gòu)，由標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生了能量和幅值一定的脈沖電壓信號(hào)后，通過球板放電裝置與其相連，從而將脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)，解決了相關(guān)技術(shù)中缺少對(duì)瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)進(jìn)行參考測(cè)量的方式問題，為測(cè)量傳感器對(duì)于瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)的接收性能提供了技術(shù)基礎(chǔ)。優(yōu)選地，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超聲波脈沖發(fā)生器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，上述球板放電裝置14可以包括長度調(diào)節(jié)裝置142，用于調(diào)節(jié)球板放電裝置的球板間隙長度。本實(shí)施例通過上述長度調(diào)節(jié)裝置，能夠精確調(diào)節(jié)球板放電裝置中的球板間隙的長度，例如，可以通過游標(biāo)卡尺或者螺旋測(cè)微器等長度測(cè)量工具來精確控制上述長度調(diào)節(jié)裝置142調(diào)節(jié)的球板間隙的長度值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電極系統(tǒng)電容量的精密控制。通過調(diào)整球板間隙的長度(也即電極系統(tǒng)間距)，可獲得高精密的電容量值，從而控制整個(gè)電極儲(chǔ)能的電量q，將電極系統(tǒng)的間距由小到大精密調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電量從大到小的穩(wěn)定可控調(diào)整。在本實(shí)施例中，還提供了一種傳感器接收性能的標(biāo)定方法，圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器接收性能的標(biāo)定方法的流程圖，如圖3所示，該方法包括如下步驟步驟S302，通過超聲波脈沖發(fā)生器激發(fā)超聲波脈沖信號(hào)，其中，該超聲波脈沖發(fā)生器如圖1所示，包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置14，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12相連，用于將標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)；
步驟S304，測(cè)量待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器的局部放電接收性能，其中，局部放電接收性能通過球板放電裝置的電容上的電荷量q以及傳感器的響應(yīng)電壓信號(hào)UJf)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表征。本實(shí)施例通過上述步驟，由標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生了能量和幅值一定的脈沖電壓信號(hào)后，通過球板放電裝置與其相連，從而將脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)，然后測(cè)量待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器的局部放電接收性能，并通過q和U0 (f)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行表征，解決了相關(guān)技術(shù)中缺少對(duì)瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)進(jìn)行參考測(cè)量的方式問題，實(shí)現(xiàn)了傳感器對(duì)于瞬態(tài)脈中型式的超聲波信號(hào)的接收性能的測(cè)量。為方便球板放電裝置的電容上的電荷量q的值的獲取，優(yōu)選地，可以令超聲波脈沖發(fā)生器具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)，也即球板放電裝置14包括用于調(diào)節(jié)球板放電裝置的球板間隙長度的長度調(diào)節(jié)裝置142，在這種情況下，可以通過通過調(diào)節(jié)球板放電裝置的球板間隙長度，來方便地獲取到球板放電裝置的電容上的電荷量q。優(yōu)選地，球板放電裝置可以包括一個(gè)具有弧面的球電極，該球電極側(cè)具有可充電的充值電阻Re，以及一面鋼板(板電極)，兩者之間通過引線開關(guān)系統(tǒng)相連，在對(duì)球板放電裝置的電容進(jìn)行充電時(shí)，首先將引線開關(guān)系統(tǒng)的開關(guān)斷開，通過標(biāo)準(zhǔn)脈沖源對(duì)充值電阻Re充電至穩(wěn)定電壓U。，此時(shí)球電極和板電極形成電容值為Cp的電容。放電時(shí)，通過控制電路使電容Cp通過高速開關(guān)瞬間導(dǎo)通，由于電極系統(tǒng)電容Cp上的電荷qQzUjC；)突然釋放，將在鋼板上激發(fā)出超聲波脈沖P (t)。然后，該超聲波脈沖傳輸至被測(cè)傳感器激勵(lì)出響應(yīng)電壓信號(hào)ujt)。由于放電過程所激發(fā)的超聲波信號(hào)是未知的，而且超聲作為局放檢測(cè)手段，被關(guān)注的是放電激勵(lì)本身與傳感器響應(yīng)之間的關(guān)系，所以這里用放電電荷量q、對(duì)應(yīng)的傳感器頻響特性曲線UJf)來表征傳感器局部放電接收的性能,UJf)為輸出測(cè)量值Utl(t)的FFT變換。為實(shí)現(xiàn)上述傳感器接收性能的標(biāo)定方法，在本實(shí)施例中還提供了一種傳感器接收性能的標(biāo)定系統(tǒng)，圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器接收性能的標(biāo)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖4所示,該系統(tǒng)包括超聲波脈沖發(fā)生器42，該發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖1或圖2所示(在圖4中以圖1的結(jié)構(gòu)為例顯示)包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置14，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12相連，用于將標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12產(chǎn)生的脈中電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)；測(cè)控計(jì)算機(jī)44，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12和待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器46相連，用于控制標(biāo)準(zhǔn)脈沖源12對(duì)球板放電裝置14的電容充入電荷量q的電荷，獲取傳感器46的響應(yīng)電壓信號(hào)U。(f)，并通過電荷量q以及響應(yīng)電壓信號(hào)UJf)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表征局部放電接收性倉泛。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器接收性能的標(biāo)定系統(tǒng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖，如圖5所示，該系統(tǒng)還可以包括示波器52，與測(cè)控計(jì)算機(jī)44和待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器46相連，用于測(cè)量傳感器46的輸出電壓信號(hào)U()(t)，其中，上述響應(yīng)電壓信號(hào)U0 (f)是該U0⑴的FFT變換。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)說明。下面以電力變壓器和氣體絕緣組合開關(guān)設(shè)備(GIS)局部放電在線檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槔M(jìn)行說明，描述了一種采用球板放電模型激發(fā)穩(wěn)定超聲波脈沖對(duì)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器進(jìn)行標(biāo)定的方法。作為檢測(cè)系統(tǒng)核心元件之一，傳感器的接收特性至關(guān)重要，在以下優(yōu)選實(shí)施例中，提出了一種應(yīng)用球板放電模型激發(fā)穩(wěn)定超聲波脈沖參考局部放電超聲波傳感器接收特性的標(biāo)定方法。該方法采用一種放電量可控的標(biāo)準(zhǔn)放電源，作用于間隙可精細(xì)調(diào)節(jié)的球板放電模型，可激發(fā)穩(wěn)定的、可控的、具有相似頻譜分量的瞬態(tài)脈沖超聲波信號(hào)，以此可超聲波傳感器的接收性能做直接標(biāo)定。為了解決超聲波局部放電檢測(cè)傳感器標(biāo)定的難題，本優(yōu)選實(shí)施例提出了一種基于球板放電模型激發(fā)穩(wěn)定超聲波信號(hào)用于傳感器標(biāo)定的測(cè)量方法。1、標(biāo)定方法原理圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的超聲波局放傳感器頻域特性標(biāo)定系統(tǒng)示意圖，基于球板放電模型的超聲波傳感器標(biāo)定系統(tǒng)包括5部分球板放電裝置、標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器、高速示波器、測(cè)控計(jì)算機(jī)和被測(cè)傳感器，如圖6所示。標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)源產(chǎn)生具有波形穩(wěn)定、幅值可控的雙指數(shù)脈沖電壓信號(hào)Ui (t)，其內(nèi)阻Ri為50ohm，用計(jì)算機(jī)控制器電壓輸出并作用于一個(gè)間隙精密可調(diào)的球板電極系統(tǒng)，通過一充值電阻Re為該電極系統(tǒng)充電至穩(wěn)定電壓U。，設(shè)該電極系統(tǒng)此時(shí)的電容為Cp。通過控制電路使電容Cp通過高速開關(guān)瞬間導(dǎo)通，由于電極系統(tǒng)電容Cp上的電荷q Q=UjCp)突然釋放，將在鋼板上激發(fā)出超聲波脈沖P (t)。該超聲波脈沖傳輸至被測(cè)傳感器激勵(lì)出響應(yīng)電壓信號(hào)U。(t)，圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的超聲波局放傳感器測(cè)試方案全過程的系統(tǒng)框圖，整個(gè)過程如如圖7所示。由于放電過程所激發(fā)的超聲波信號(hào)是未知的，而且超聲作為局放檢測(cè)手段，被關(guān)注的是放電激勵(lì)本身與傳感器響應(yīng)之間的關(guān)系，所以這里用放電電荷量q、對(duì)應(yīng)的傳感器頻響特性曲線UJf)來表征傳感器局部放電接收的性能,UJf)為輸出測(cè)量值Utl(t)的FFT變換。球板電極系統(tǒng)間隙距離通過螺旋測(cè)微機(jī)構(gòu)改造而成，調(diào)節(jié)精度可達(dá)微米量級(jí)，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極系統(tǒng)電容量的精密控制。通過調(diào)整電極系統(tǒng)間距，可獲得高精密的電容量值，從而控制整個(gè)電極儲(chǔ)能的電量q，將電極系統(tǒng)的間距由小到大精密調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電量從大到小的穩(wěn)定可控調(diào)整，根據(jù)被測(cè)傳感器的響應(yīng)情況，判斷傳感器最小可測(cè)放電量的值、頻域響應(yīng)特性曲線，檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度及有效測(cè)量范圍等參數(shù)。2、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源(即標(biāo)準(zhǔn)脈沖源)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的要求可以如下產(chǎn)生的脈中具有較高的幅值和足夠?qū)挼念l譜分布，以及固定的下降沿時(shí)間，能夠有效的作用于球板間隙激發(fā)超聲波脈沖；放電量穩(wěn)定可標(biāo)定；脈沖占空比至少可以保證連續(xù)兩次脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔足夠大，使得被測(cè)傳感器耦合的前后兩次信號(hào)不發(fā)生波形重疊；脈沖幅值穩(wěn)定可控，輸出信號(hào)的不穩(wěn)定度不超過5%。3、動(dòng)作控制回路控制開關(guān)宜采用無抖動(dòng)高速開關(guān)，防止放電回路多次開斷過程產(chǎn)生擾動(dòng)。
4、雜散參數(shù)的控制為了有效控制電極系統(tǒng)不受雜散電容影響，球板電極的球電極的支架和支撐系統(tǒng)可以采用絕緣材料，球電極引線系統(tǒng)可以盡可能遠(yuǎn)離螺旋微調(diào)節(jié)系統(tǒng)(金屬制)，引線可以盡可能的又粗又短，與地板電極的距離最好均勻。5、系統(tǒng)的屏蔽標(biāo)定平臺(tái)下設(shè)有震動(dòng)緩沖介質(zhì)，用以排除超聲波激發(fā)源外的一切機(jī)械振動(dòng)對(duì)超聲波傳感器的影響。另外，超聲波傳感器一般使用壓電材料，除耦合超聲波型號(hào)外也可以直接耦合電磁波信號(hào)。超聲波激發(fā)裝置的電氣回路部分應(yīng)施加良好的金屬屏蔽，防止回路泄露電磁信號(hào)干擾超聲波傳感器的標(biāo)定。6、標(biāo)定方法的實(shí)施步驟步驟S2、待測(cè)傳感器的安裝將待測(cè)傳感器放置于球板電極系統(tǒng)一側(cè)一定距離(一般可以為20 50cm),傳感器接收面和鋼板之間涂覆耦合劑加以固定(可采用磁吸裝置固定)。步驟S4、試驗(yàn)記錄信號(hào)給標(biāo)準(zhǔn)脈沖源供電將模擬信號(hào)源的輸出信號(hào)接入球板電極模型，精確調(diào)劑球板間隙以獲得規(guī)定的系統(tǒng)電容量。然后確定接好所有電纜、設(shè)備和屏蔽裝置后，同步記錄標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的輸出信號(hào)和傳感器輸出信號(hào)，并上傳至計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。步驟S6、傳感器靈敏度及頻響特性曲線測(cè)試高速示波器記錄的數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)后，通過本優(yōu)選實(shí)施例提出的測(cè)試原理計(jì)算出電容系統(tǒng)放電量q和對(duì)應(yīng)待測(cè)傳感器的頻響曲線。在另外一個(gè)實(shí)施例中，還提供了一種軟件，該軟件用于執(zhí)行上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施例中描述的技術(shù)方案。在另外一個(gè)實(shí)施例中，還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有上述軟件，該存儲(chǔ)介質(zhì)包括但不限于光盤、軟盤、硬盤、可擦寫存儲(chǔ)器等。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波脈沖發(fā)生器，其特征在于，包括: 標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)； 球板放電裝置，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的所述脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述球板放電裝置包括: 長度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述球板放電裝置的球板間隙長度。
3.—種傳感器接收性能的標(biāo)定方法，其特征在于，包括: 通過超聲波脈沖發(fā)生器激發(fā)超聲波脈沖信號(hào)，其中，所述超聲波脈沖發(fā)生器包括:標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的所述脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)； 測(cè)量待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器的局部放電接收性能，其中，所述局部放電接收性能通過所述球板放電裝置的電容上的電荷量q以及所述傳感器的響應(yīng)電壓信號(hào)UJf)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表征。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述球板放電裝置包括用于調(diào)節(jié)所述球板放電裝置的球板間隙長度的長度調(diào)節(jié)裝置的情況下，在測(cè)量待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器的局部放電接收性能之前，還包括: 通過調(diào)節(jié)所述球板放電裝置的球板間隙長度獲取所述球板放電裝置的電容上的電荷量q.
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在通過超聲波脈沖發(fā)生器激發(fā)超聲波脈沖信號(hào)之前，還包括: 斷開所述球板放電裝置的電容兩極，并對(duì)其中一極的充值電阻進(jìn)行充電。
6.—種傳感器接收性能的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括: 超聲波脈沖發(fā)生器，包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)； 球板放電裝置，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的所述脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)； 測(cè)控計(jì)算機(jī)，與所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源和待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器相連，用于控制所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源對(duì)所述球板放電裝置的電容充入電荷量q的電荷，獲取所述傳感器的響應(yīng)電壓信號(hào)UJf)，并通過所述電荷量q以及所述響應(yīng)電壓信號(hào)UJf)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表征所述局部放電接收性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 示波器，與所述測(cè)控計(jì)算機(jī)和待測(cè)超聲波局部放電檢測(cè)傳感器相連，用于測(cè)量所述傳感器的響應(yīng)電壓信號(hào)U。⑴，其中，所述UJf)是所述!!。⑴的FFT變換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳感器接收性能的標(biāo)定方法、系統(tǒng)及超聲波脈沖發(fā)生器，其中，該超聲波脈沖發(fā)生器包括標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，用于產(chǎn)生能量以及幅值一定的脈沖電壓信號(hào)；球板放電裝置，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖源相連，用于將標(biāo)準(zhǔn)脈沖源產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)激發(fā)成具有相似頻譜分量的瞬態(tài)超聲波脈沖信號(hào)。通過本發(fā)明，解決了相關(guān)技術(shù)中缺少對(duì)瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)進(jìn)行參考測(cè)量的方式問題，為測(cè)量傳感器對(duì)于瞬態(tài)脈沖型式的超聲波信號(hào)的接收性能提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01R35/00GK103076587SQ20121059419
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王康寧, 王天正, 唐志國, 李艷鵬, 孫堯 申請(qǐng)人:山西省電力公司電力科學(xué)研究院, 青島華電高壓電氣有限公司