壓電式傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種壓電式傳感器，包括壓電換能器和固定裝置，其中，固定裝置設(shè)置有凹槽，壓電換能器的下部設(shè)在凹槽內(nèi)，壓電換能器上部凸出于固定裝置的外表面，壓電換能器的上部設(shè)置有用于與GIS外壁貼合的貼合面，從而在使用時可選用具有與GIS外壁可緊密貼合的貼合面的壓電換能器，將該壓電換能器嵌入固定裝置之后，再將固定裝置固定在GIS外壁表面即可實現(xiàn)對其內(nèi)部放電的檢測和準(zhǔn)確定位，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的壓電式傳感器僅適用于GIS外壁為平面的情況下，靈活性差的技術(shù)問題。
【專利說明】壓電式傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及檢測技術(shù)，尤其涉及一種壓電式傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]局部放電是氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear, GIS)中局部區(qū)域內(nèi)發(fā)生的放電現(xiàn)象，如果局部放電長期存在，將會造成絕緣的破壞，從而導(dǎo)致GIS內(nèi)部發(fā)生貫穿性擊穿。目前通過在GIS外壁安裝壓電式傳感器，能夠在GIS運行中實現(xiàn)利用壓電式傳感器采集GIS內(nèi)部的聲信號，進(jìn)而實現(xiàn)對其內(nèi)部放電的檢測和準(zhǔn)確定位，及時發(fā)現(xiàn)GIS隱患ο
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，壓電式傳感器中的壓電換能器與GIS外壁的接觸面通常為平面型，需要GIS的外壁具有可與該接觸面緊密貼合的區(qū)域，才能使得壓電式傳感器能夠接收到穩(wěn)定的聲信號。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的壓電式傳感器僅適用于GIS外壁為平面的情況下，靈活性差。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提供一種壓電式傳感器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓電式傳感器僅適用于于GIS外壁為平面的情況下，靈活性差的技術(shù)問題。
[0005]本實用新型的第一個方面是提供一種壓電式傳感器，包括:
[0006]壓電換能器和固定裝置；
[0007]所述固定裝置設(shè)置有凹槽，所述壓電換能器的下部設(shè)在所述凹槽內(nèi)，所述壓電換能器上部凸出于所述固定裝置的外表面；
[0008]所述壓電換能器的上部設(shè)置有用于與GIS外壁貼合的貼合面。
[0009]如上所述的壓電式傳感器，所述固定裝置上還設(shè)置有用于連接所述GIS的連接機(jī)構(gòu)。
[0010]如上所述的壓電式傳感器，所述連接機(jī)構(gòu)包括至少兩個磁鐵，所述磁鐵分別設(shè)置于所述凹槽兩側(cè)，所述磁鐵一端與所述固定裝置吸合，所述磁鐵另一端用于與所述GIS的外壁吸合。
[0011]如上所述的壓電式傳感器，所述磁鐵與所述GIS吸合的表面為凹弧面。
[0012]如上所述的壓電式傳感器，所述貼合面為凹弧面。
[0013]如上所述的壓電式傳感器，所述壓電換能器包括外殼、壓電陶瓷、吸聲背襯和匹配層；所述壓電陶瓷、吸聲背襯和匹配層設(shè)置于所述外殼內(nèi)部；所述壓電陶瓷設(shè)置于所述吸聲背襯和所述匹配層之間。
[0014]如上所述的壓電式傳感器，所述凹槽為階梯槽，所述壓電換能器嵌入所述凹槽的一端為凸臺，所述凸臺與所述階梯槽的形狀匹配。
[0015]本實用新型提供的壓電式傳感器，包括壓電換能器和固定裝置，其中，固定裝置設(shè)置有凹槽，壓電換能器的下部設(shè)在凹槽內(nèi)，壓電換能器上部凸出于固定裝置的外表面，壓電換能器的上部設(shè)置有用于與GIS外壁貼合的貼合面，從而在使用時可選用具有與GIS外壁可緊密貼合的貼合面的壓電換能器，將該壓電換能器嵌入固定裝置之后，再將固定裝置固定在GIS外壁表面即可實現(xiàn)對其內(nèi)部放電的檢測和準(zhǔn)確定位，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的壓電式傳感器僅適用于GIS外壁為平面的情況下，靈活性差的技術(shù)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型一實施例提供的壓電式傳感器的剖面圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例提供的壓電式傳感器中的壓電換能器的正視圖；
[0018]圖3A和圖3B為本實用新型實施例提供的另兩種壓電換能器的正視圖；
[0019]圖4A為本實用新型實施例提供的壓電式傳感器中的一種固定裝置的剖面圖；
[0020]圖4B為本實用新型實施例提供的壓電式傳感器中的另一種固定裝置的剖面圖；
[0021]圖5為本實用新型實施例提供的一種固定裝置的俯視圖；
[0022]圖6為本實用新型實施例提供的磁鐵的正視圖。

【具體實施方式】
[0023]圖1為本實用新型一實施例提供的壓電式傳感器的剖面圖，如圖1所示，本實施例所提供的壓電式傳感器包括壓電換能器I和固定裝置2。壓電換能器I嵌入上述固定裝置2中。具體的，固定裝置2設(shè)置有凹槽，壓電換能器的下部設(shè)在凹槽內(nèi)，壓電換能器I上部凸出于固定裝置2的外表面。壓電換能器I的上部設(shè)置有用于與GIS外壁貼合的貼合面。
[0024]在實際應(yīng)用中，壓電換能器I可以為多個，從而不同的壓電換能器I設(shè)置有不同的用于與不同GIS外壁貼合的貼合面。
[0025]圖2為本實用新型實施例提供的壓電式傳感器中的壓電換能器的正視圖，該壓電換能器I用于嵌入上述固定裝置2，若GIS外壁為凸弧面，如圖2所示，壓電換能器I包括用于與GIS外壁貼合的貼合面11，以及設(shè)置于壓電換能器I下部的凸臺12，其中，壓電換能器I下部嵌入固定裝置2中。
[0026]例如:貼合面11為弧面，該弧面的曲率半徑為40mm，沿壓電換能器I的高度方向嵌入固定裝置2,壓電換能器I的長可為40mm,寬可為30mm。
[0027]需要說明的是，圖2中的貼合面11為凹弧面，從而該貼合面11與GIS外壁相匹配，以使壓電換能器I中的貼合面11與GIS外壁能夠緊密貼合。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，貼合面11不限于為凹弧面，圖3A和圖3B為本實用新型實施例提供的另兩種壓電換能器的正視圖，如圖3A和圖3B所示，若GIS外壁為平面或者其他形式曲面，則貼合面11相應(yīng)為平面或者其他形式曲面。
[0028]當(dāng)GIS內(nèi)部的聲源位置距離邊角處較近時，為了更好的接收到聲信號，并對聲源進(jìn)行準(zhǔn)確定位，需要在GIS的邊角附近或者弧形外壁表面安裝本實施例中的壓電式傳感器，將壓電式傳感器中的壓電換能器I的貼合面11與GIS邊角部分或者弧形外壁緊密貼合，從而提高GIS內(nèi)部的聲源定位和檢測的準(zhǔn)確性。因此，在實際應(yīng)用中，可根據(jù)壓電式傳感器的不同安裝位置，選用具有不同貼合面11的壓電換能器1，從而實現(xiàn)貼合面11與GIS外壁的緊密貼合。
[0029]進(jìn)一步，壓電換能器包括外殼、壓電陶瓷、吸聲背襯和匹配層，上述貼合面11和凸臺12設(shè)置于外殼的表面，壓電陶瓷、吸聲背襯和匹配層設(shè)置于外殼內(nèi)部，其中，壓電陶瓷設(shè)置于吸聲背襯和匹配層之間。
[0030]進(jìn)一步，吸聲背襯的材料為復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括鎢粉和環(huán)氧樹脂。吸聲背襯的作用是用于吸收聲波，防止進(jìn)入吸聲背襯中的聲波反射回到壓電換能器I中的壓電陣列，造成干擾，以及減少各壓電換能器之間的聲耦合?？刹捎靡枣u粉和環(huán)氧樹脂作為主體的復(fù)合材料制作吸聲背襯，該復(fù)合材料的聲阻抗適中，可保證壓電換能器I的帶寬的同時，滿足一定的靈敏度。
[0031]進(jìn)一步，匹配層包括相互貼合的石英單晶層和硅橡膠層。為了解決增加吸聲背襯所帶來的聲阻抗上升，進(jìn)而導(dǎo)致的壓電換能器I靈敏度下降的問題，根據(jù)聲波在匹配層中的傳播特性，設(shè)置相互貼合的石英單晶層和硅橡膠層構(gòu)成該匹配層，從而使得該匹配層可以達(dá)到100?200KHZ的信號范圍。
[0032]進(jìn)一步，壓電陶瓷的材料為鈦酸鉛陶瓷。壓電換能器I的材料選用鈦酸鉛，其頻率常數(shù)的理論值為2.1MHz._。由于鈦酸鉛陶瓷的居里點較高，因而適用于高溫環(huán)境工作，并且鈦酸鉛陶瓷的介電常數(shù)在所有壓電陶瓷材料中最小，又比壓電單晶大一個數(shù)量級，因此，具有中等的電阻抗，非常適合于作為壓電陶瓷的材料。
[0033]固定裝置2固定在GIS外壁表面，圖4Α為本實用新型實施例提供的壓電式傳感器中的一種固定裝置的剖面圖，如圖4Α所示，固定裝置2包括用于嵌入壓電換能器的凹槽21。
[0034]例如:固定裝置2為平板狀，凹槽21沿固定裝置2的高度方向設(shè)置，該凹槽21的深度根據(jù)壓電換能器I的高度進(jìn)行設(shè)定，為了與圖1提供的壓電式傳感器中的壓電換能器匹配，可設(shè)置凹槽深度與壓電換能器I的高度相同，均為35mm，即凹槽21底部鏤空，壓電換能器I的信號傳輸線可從凹槽21底部穿出。固定裝置2的寬度為80mm，長度為120mm。
[0035]圖4B為本實用新型實施例提供的壓電式傳感器中的另一種固定裝置的剖面圖，如圖4B所示，若凹槽21底部非鏤空，可在凹槽底部設(shè)置用于穿出壓電換能器I的信號傳輸線的出線孔23。
[0036]進(jìn)一步，通常GIS外壁為金屬材料，則固定裝置還包括用于與GIS外壁相固定的磁鐵22。
[0037]進(jìn)一步，磁鐵的個數(shù)為兩個，該兩個磁鐵分別設(shè)置于凹槽21兩側(cè)。具體的，圖5為本實用新型實施例提供的一種固定裝置的俯視圖，如圖5所示，凹槽21設(shè)置于固定裝置2的中心,磁鐵22對稱設(shè)置于凹槽21兩側(cè)。
[0038]需要說明的是，圖5中的固定裝置與圖4A中的固定裝置相對應(yīng)。
[0039]進(jìn)一步，磁鐵22與GIS吸合的表面為凹弧面，貼合面11也為凹弧面，兩者具有相同的曲率半徑，均等于GIS凸弧面的曲率半徑。
[0040]圖6為本實用新型實施例提供的磁鐵的正視圖，如圖6所示，當(dāng)GIS外壁為凸弧面時，磁鐵22與GIS外壁相接觸面也為弧面，例如:磁鐵22與GIS吸合的表面為凹弧面，該凹弧面和貼合面11的曲率半徑均為40mm。
[0041]進(jìn)一步，固定裝置2的材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。為了避免電磁信號對壓電換能器輸出的電信號的干擾，不能選用金屬材料制作固定裝置2，另外，考慮到GIS大部分情況下處于露天環(huán)境，所選材料需能夠適應(yīng)外部環(huán)境晝夜溫濕度等條件的變化，以及惡劣天氣和空氣污染所帶來的酸堿鹽腐蝕，因此，可選用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic, ABS)制作該固定裝置。ABS 是一種硬質(zhì)塑料，同時具有一定的韌性，密度約為1.04-1.06g/cm3，正常工作溫度范圍是-25°C至60°C，其具有其耐油和抗酸、堿、鹽及化學(xué)試劑等良好性能，同時也可以在一定程度上耐受有機(jī)溶劑的溶解，并且具有很好的成型性，加工產(chǎn)品表面光潔，易于染色，可用機(jī)械、粘合等法進(jìn)行二次加工。由于其綜合性能優(yōu)良，所以比較適宜作為固定裝置2的材料。
[0042]本實施例中的壓電式傳感器在使用時，需要先對壓電換能器I和固定裝置2進(jìn)行安裝:將壓電換能器I嵌入固定裝置2的凹槽21中，將壓電換能器I的信號傳輸線從凹槽21底部設(shè)置的出線孔穿出，進(jìn)而將固定裝置2耦合于GIS外壁，具體可通過磁鐵吸住GIS外壁。安裝完成后，即可進(jìn)行檢測:信號傳輸線向多通道同步數(shù)據(jù)采集器傳輸用于檢測局部放電的電數(shù)據(jù)。
[0043]本實施例中的固定裝置從GIS外壁取下后，可方便地再次耦合到GIS外壁的其他測試位置，以進(jìn)行再次檢測。因此，該壓電式傳感器攜帶方便，操作簡單，而且能夠即插即用。另外，當(dāng)壓電換能器I損壞、與GIS側(cè)壁不匹配或者靈敏度降低時，可方便地進(jìn)行更換，工程實用性強。
[0044]本實施例中的壓電式傳感器，包括壓電換能器和固定裝置，其中，固定裝置設(shè)置有凹槽，壓電換能器的下部設(shè)在凹槽內(nèi)，壓電換能器上部凸出于固定裝置的外表面，壓電換能器的上部設(shè)置有用于與GIS外壁貼合的貼合面，從而在使用時可選用具有與GIS外壁可緊密貼合的貼合面的壓電換能器，將該壓電換能器嵌入固定裝置之后，再將固定裝置固定在GIS外壁表面即可實現(xiàn)對其內(nèi)部放電的檢測和準(zhǔn)確定位，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的壓電式傳感器僅適用于GIS外壁為平面的情況下，靈活性差的技術(shù)問題。
[0045]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0046]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電式傳感器，其特征在于，包括: 壓電換能器和固定裝置； 所述固定裝置設(shè)置有凹槽，所述壓電換能器的下部設(shè)在所述凹槽內(nèi)，所述壓電換能器上部凸出于所述固定裝置的外表面； 所述壓電換能器的上部設(shè)置有用于與Gis外壁貼合的貼合面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式傳感器，其特征在于，所述固定裝置上還設(shè)置有用于連接所述GIS的連接機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電式傳感器，其特征在于，所述連接機(jī)構(gòu)包括至少兩個磁鐵，所述磁鐵分別設(shè)置于所述凹槽兩側(cè)，所述磁鐵一端與所述固定裝置吸合，所述磁鐵另一端用于與所述GIS的外壁吸合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電式傳感器，其特征在于，所述磁鐵與所述GIS吸合的表面為凹弧面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的壓電式傳感器，其特征在于，所述貼合面為凹弧面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的壓電式傳感器，其特征在于，所述壓電換能器包括外殼、壓電陶瓷、吸聲背襯和匹配層； 所述壓電陶瓷、吸聲背襯和匹配層設(shè)置于所述外殼內(nèi)部； 所述壓電陶瓷設(shè)置于所述吸聲背襯和所述匹配層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的壓電式傳感器，其特征在于，所述凹槽為階梯槽，所述壓電換能器嵌入所述凹槽的下部設(shè)置有凸臺，所述凸臺與所述階梯槽的形狀匹配。
【文檔編號】G01R31/12GK203837810SQ201420131690
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】黃石磊, 蒲道杰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司, 中科諾維(北京)科技有限公司