專利名稱：聚合物絕緣子的非破壞檢查方法及其檢查設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚合物絕緣子封裝缺陷的非破壞檢查方法及其檢查設備，該絕緣子具有一個FRP(玻璃纖維增強塑料)芯子，一層套在FRP芯子上的外皮部份，和至少一個金屬構件封裝在至少FRP芯子的一端。
一個聚合物絕緣子，該絕緣子具有一個FRP芯子，一層套在FRP芯子上的外皮部份，和至少一個金屬構件封裝在至少FRP芯子的一端已是眾所周知的了。圖7是一個剖面圖，表示出可以使用本發(fā)明的一個聚合物絕緣子的實施例。在圖7所示的實施例中，一個聚合物絕緣子51含有一個FRP芯子52和一層外皮部份53。外皮部份53包含一層套在FRP芯子52整個外表面的殼套部份54和許多從殼套部份54伸出的外裙部份55。此外，金屬構件56封裝在FRP芯子52的兩端。
不管上述聚合物絕緣子51是否通過了如下所述根據IEC標準及其他類似要求進行的抗張強度測驗。首先，對所有的聚合物絕緣子51在施加負荷為特定機械負荷的50％條件下進行一次預先抗張強度測驗。然后，從每堆產品中根據這堆中的產品數抽取預定數量的已通過預先抗張強度測驗的聚合物絕緣子51進行抗張斷裂負載測驗。結果，產品堆中全部抽取產品滿足預定的參照數值的就被認為是合格的產品堆。
上述檢測方法是當前被認為具有高信賴度的。然而，上述檢測方法能否為長期的可靠性進行足夠的缺陷檢測仍是一個問題。例如，縱使已通過了上述測驗的聚合物絕緣子51，當金屬構件56往FRP芯子52的兩端封裝時，據認為有時在FRP芯子52上位于金屬構件56內部會產生細微的裂縫。這是因為控制金屬構件56的一個內表面上的表面粗糙度和施加壓力的方法不當造成的。除非把聚合物絕緣子51剝開，從聚合物絕緣子51的表面是不能檢測出這樣的一個細裂縫的，所以需要對聚合物絕緣子51進行非破壞檢查。因此，為了改善聚合物絕緣子的可靠性和滿足長期使用的要求，要開發(fā)在封裝以后對FRP芯子處于金屬構件內表面的地方進行缺陷檢測的方法。
還有，當金屬構件內表面的表面粗糙度是粗糙的，而且加壓方法又不對這樣極壞情況下，FRP芯子52有時自己就會在金屬構件56里面斷裂。如果FRP芯子52這樣的一個斷裂是在金屬構件56的入口處56a，由于封裝面積減少使抗張強度下降，上述檢測方法基本上可以檢測出并消除這樣的已斷裂的聚合物絕緣子。但是，如果這樣的斷裂位于金屬構件56的中間部份56b或底部56c，因為與入口處56a比較，剩余的封裝面積從中間部份56b到底部56c逐漸增加，抗張強度比上述情況增加了。在這樣情況，在中間部份56b和底部56c斷裂的聚合物絕緣子有時能通過上述的檢測方法。除非把聚合物絕緣子51剝開，從聚合物絕緣子51的表面也不能檢測出這樣的一個斷裂，需要進行一個非破壞檢查方法。
本發(fā)明一個目的是消除上述的缺點并提供一個聚合物絕緣子的非破壞檢查方法以及進行這個方法的設備，在其中可以用非破壞方式檢查聚合物絕緣子的封裝缺陷。
根據本發(fā)明，一個聚合物絕緣子具有一個FRP芯子，一層套在FRP芯子上的外皮部份，和至少一個金屬構件封裝在至少FRP芯子的一端，檢查該聚合物絕緣子的封裝缺陷的非破壞檢查方法包含步驟；測量當上述金屬構件用壓縮模具往上述FRP芯子封裝時產生的聲發(fā)射信號；和選擇以一個積累事件記數和一個振蕩記數率為基礎，最好根據上述工藝中的的聲發(fā)射信號判定是否產生上述的封裝缺陷。
還有，根據本發(fā)明，為進行上述非破壞檢查方法的一個設備包含安裝在上述壓縮模具上的一個聲發(fā)射傳感器用來測量聲發(fā)射信號，一個控制電路用來控制上述壓縮模具的一次運動和上述聲學傳感器一次數據檢測出間隙，一個信號處理電路用來在上述控制電路的控制下處理上述聲學傳感器的信號以得到上述判定參數的一個測量值，一個比較和判定電路用來把從上述信號處理電路得到的上述判定參數的實際測量值與一個根據相對于一個具有同樣尺寸和同樣結構的實際聚合物絕緣子預先測量判定參數而得到的樣板來決定的上述判定參數的參考值比較，以判定是否產生上述的封裝缺陷。
在本發(fā)明中，金屬構件封裝到FRP芯子時產生的聲音作為聲發(fā)射信號被測量，并根據測得的聲發(fā)射信號判定封裝缺陷。因此，可以在過程中檢測封裝缺陷。


圖1是一個流程圖，表示根據本發(fā)明一個聚合物絕緣子的一個非破壞檢查方法的一個實施例；圖2是一個方框圖，說明為進行根據本發(fā)明的非破壞檢查方法的設備的一個實施例；圖3是一個曲線圖，繪出根據本發(fā)明在一次封裝進程中封裝壓力的變化一個推薦實施例；圖4是一個簡要的視圖，說明根據本發(fā)明在其中模擬一個缺陷的樣本；圖5是一個曲線圖，表示在其中模擬一個缺陷的樣本的積累事件記數與FRP裂縫面積的關系；圖6是一個曲線圖，說明在其中模擬一個缺陷的樣本的振蕩記數率的測量結果；和圖7是一個簡要的視圖，繪出應用本發(fā)明的一個聚合物絕緣子的實施例。
圖1是一個流程圖，表示根據本發(fā)明一個聚合物絕緣子的一個非破壞檢查方法的一個實施例。首先，當一個金屬構件用一個壓縮模具往一個FRP芯子上封裝時測量聲發(fā)射(以后稱為AE)信號。然后，這個測到的信號被處理以任選地得到一個積累事件記數或一個振蕩記數率。最后，一個實際測量的積累事件記數或一個實際測量的振蕩記數率與一個根據相對于一個和被測聚合物絕緣子具有同樣尺寸和同樣結構的實際聚合物絕緣子預先測量判定參數得到的樣板來決定的參考值比較。
在本實施例中，推薦用積累事件記數或振蕩記數率作為判定參數，但是，如果其它從AE信號得來的判定參數與缺陷的尺寸高度相關的話，也可以用其他的判定參數。
這里，推薦用積累事件記數和振蕩記數率作為判定參數的理由是它們對封裝缺陷的用AE信號檢測是有效的，而且封裝缺陷又正是本發(fā)明的一、個檢查目標。也就是說，在封裝進程中產生的封裝缺陷粗略地可分為FRP裂縫，這是由于FRP芯子中的玻璃纖維逐漸斷開而在FRP芯子中產生微細裂縫，和FRP斷裂，這是由于FRP芯子中大量玻璃纖維突然斷開而致FRP芯子斷裂。因為在FRP裂縫情況的AE波形有低振幅和連續(xù)的形狀，用表示聲發(fā)射信號的產生的數目的積累事件記數作為判定參數來判定它的性質是有效的。另一方面，因為在FRP斷裂情況和FRP裂縫時相比的AE波形有高振幅和突變的形狀，用表示聲發(fā)射信號的每個事件的振蕩記數振蕩記數率作為判定參數來判定它的性質是有效的。
一個被測量的聚合物絕緣子的實施例和圖7中所示的已知的聚合物絕緣子一樣。在圖7中，聚合物絕緣子用一個實心的FRP芯子，但是，如果金屬構件如上所述地被封裝在圓柱狀FRP芯子的兩端，根據本發(fā)明的非破壞檢查方法也可以用于采用圓柱狀FRP芯子的聚合物空心絕緣子。
圖2是一個方框圖，表示出為進行根據本發(fā)明的聚合物絕緣子非破壞檢查方法的設備的一個實施例。在圖2表示的實施例中，1是一個封裝設備，2—1到2—6是壓縮模具，5是一個AE傳感器，6是一個控制電路，7是一個信號處理電路，8是一個比較和判定電路，9是一個結果顯示部份。在封裝設備1中，六個壓縮模具2—1到2—6可以向套在FRP芯子3上的圓柱狀金屬構件4均勻地加壓，使金屬構件4封裝并固定在FRP芯子3上。
用來測量在封裝進程中發(fā)出的AE信號的AE傳感器5布置在壓縮模具2—1上。
控制電路6用來控制壓縮模具2—1到2—6的運動并向信號處理電路7發(fā)送一個觸發(fā)信號。AE傳感器5測量的AE信號送到信號處理電路7。在信號處理電路7中，從AE傳感器5來的AE信號的測量間隙是響應從控制電路6來的觸發(fā)信號而被控制的。也就是說，從AE傳感器5送來的AE信號只有當觸發(fā)信號從ON(開)到OFF(關)的間隙時間才被檢測出。此外，這個檢測出的AE信號經過處理得到積累事件記數。這個積累事件記數是AE信號檢測出操作完成時的事件記數。
在信號處理電路7中得到的積累事件記數傳送到比較和判定電路8。在比較和判定電路8中，從信號處理電路7送來的這樣測得的積累事件記數與一個根據相對于一個實際的聚合物絕緣子預先測定的積累事件記數所確定的積累事件記數的一個參考值相比較。在這個比較進程中，如果測量的積累事件記數大于積累事件記數的參考值，就判定是封裝缺陷。與此相反，如果測量的積累事件記數小于積累事件記數的參考值，就判定是無封裝缺陷。最后，從比較和判定電路8得到的結果顯示在結果顯示部件，如CRT，打印機，等等。上述本實施例中，積累事件記數被理解為判定參數，但是那些以前述及的實施例中的那樣的操作可以用在以振蕩記數率為判定參數的非破壞檢查設備中。
在本實施例中，作為非破壞檢查設備的一個例子，推薦采用由NF電路設計部件有限公司生產的AE測量系統(tǒng)(產品名MUSIC)。
圖3是一個曲線圖，表示根據本發(fā)明一個推薦實施例在封裝進程中封裝壓力的變化的一個例子。在圖3表示的例子中，壓縮模具2—1到2—6的封裝壓力逐漸增加然后保持8秒鐘不變。然后，如果觸發(fā)器ON信號從控制電路6送到信號處理電路7，從AE傳感器5檢測出AE信號的操作就起動。如果觸發(fā)器OFF信號從控制電路6送到信號處理電路7，從AE傳感器5檢測出AE信號的操作就結束。
在圖3中，在應用積累事件記數作為判定參數的情況，觸發(fā)器ON信號在一個壓力保持間隙的開始產生，而觸發(fā)器OFF信號在一個壓力保持間隙的結尾產生。還有，從觸發(fā)器ON信號到觸發(fā)器OFF信號時的壓力保持間隙設置在8秒鐘，AE信號只有在8秒鐘壓力保持間隙內被檢測。在這種方式中，當采用積累事件記數作為判定參數的情況，AE信號只有在壓力保持間隙內被檢測的理由如下。也就是說，由于壓縮模具或類似的機件在封裝進程中增壓狀態(tài)下的機械運動的噪聲大于FRP芯子發(fā)生裂縫的聲音，而在壓力保持狀態(tài)這種噪聲就小。因此，如果只在壓力保持間隙內檢測出AE信號，就可以得到低噪聲的AE信號。結果就可以高精度地完成非破壞檢查方法。
還有，在圖3中，在應用振蕩記數率作為判定參數的情況，觸發(fā)器ON信號在一個加壓操作的開始產生，而觸發(fā)器OFF信號在一個壓力保持間隙的結尾產生。這是因為FRP芯子的斷裂有時在加壓操作的開始時在加壓狀態(tài)產生。而且，由于這種斷裂引起的的AE信號振蕩記數大于上述的噪聲所引起的這種振蕩記數，如果用振蕩記數率作為判定參數對FRP芯子斷裂進行分類，可以不受上述噪聲干擾來判定FRP芯子的斷裂。
然后，為了檢驗FRP裂縫的面積和積累事件記數之間的關系，要說明一個模擬其中有缺陷的樣本和有關上述樣本的積累事件記數的測量結果。首先，作為模擬其中有缺陷的樣本，一個用直徑16mm的單向變形FRP制成的FRP芯子3插入一個用內徑16mm和外徑28mm的炭鋼構制的金屬構件4的空心部份中，如圖4a表示。在這樣情況下，金屬構件的內表面對向壓縮模具2—1和2—4的部位形成各有寬度為20mm的連接表面的部位上形成缺陷11。此外，如圖4b所示，控制缺陷11的寬度A和深度B制備了五個級別如表1所示的樣本。
表1
然后，按照圖3所示的方法，用結構如圖2所示的非破壞檢查設備的壓縮模具2—1到2—6如實地進行封裝操作，積累事件記數只在8秒鐘的壓力保持間隙內進行測量。結果顯示如圖5，這個結果是從50個樣本得到的。從圖5顯示的結果，了解到表明產生在FRP芯子3表面的裂縫總面積的FRP裂縫面積是和積累事件記數高度相關的，因而可以用測量積累事件記數來測量產生在FRP芯子上的FRP裂縫面積。結果，不言而喻，用一個根據相對于一個實際的聚合物絕緣子的積累事件記數預先測量而得到的樣板確定的積累事件記數參考值，可以進行對聚合物絕緣子的非破壞檢查。
因此，如果圖5所示的關系是預先從實際的聚合物絕緣子得到，并且實際的非破壞檢查是假定積累事件記數為1000的參考值的條件下進行，就可以判定是否產生封裝缺陷。也就是說，用FRP裂縫面積為3mm2作為閾值，如果積累事件記數小于這個閾值就認為沒有因為FRP裂縫產生的封裝缺陷，如果積累事件記數大于這個閾值就認為有因為FRP裂縫產生的封裝缺陷。在這種情況，如果用上述的積累事件記數作為參考值，可以肯定聚合物絕緣子的非破壞檢查被成功地完成。
然后，為了檢驗FRP斷裂和振蕩記數率之間的關系，要說明有關在其中模擬缺陷的樣本以振蕩記數率作為判定參數的測量結果。首先，準備和上述實施例尺寸相同的FRP芯子3和金屬構件4。其中10個樣本，有和上述實施例那樣的較大缺陷在金屬構件4的內表面周圍形成。然后，按照圖3所示的方法，用結構如圖2所示的非破壞檢查設備的壓縮模具2—1到2—6如實地進行封裝操作，從開始加壓操作到壓力保持間隙的結尾時間內測量振蕩記數率。在這樣情況下，一個比圖3所示的壓力保持間隙期間更大的壓力施加到樣本的一部份。在這之后，切開FRP芯子3和金屬構件4以判斷是否產生FRP斷裂。對391個樣本試驗的結果表示在圖6中。
從圖6表示的結果中，因為由于在金屬構件的一個內表面的缺陷和由于壓力過大的斷裂的樣本都顯出比具有非FRP斷裂的樣本的振蕩記數率要高，顯然，可以用振蕩記數率的測量判定是否發(fā)生FRP斷裂。結果不言而喻，用一個根據相對于一個實際的聚合物絕緣子預先測量振蕩記數率得到的樣板確定的振蕩記數率參考值，可以進行對聚合物絕緣子的非破壞檢查。因此，如果圖6所示的關系預先從實際的聚合物絕緣子得到，并且實際的非破壞檢查是假定振蕩記數率參考值為4.5×105次/秒的條件下進行，就可以判定是否產生封裝缺陷。在這種情況，如果用上述的振蕩記數率作為參考值，可以肯定聚合物絕緣子的非破壞檢查被成功地完成。
從上述的解釋可以明白，因為在金屬構件被封裝到FRP芯子時產生的聲音被作為一個聲發(fā)射信號來測量，并且封裝缺陷是根據測量出的聲發(fā)射信號來判定，就可以過程中檢測封裝缺陷。
權利要求
1.一個測量聚合物絕緣子封裝缺陷的非破壞檢查方法，該聚合物絕緣子具有一個FRP芯子，一層套在上述FRP芯子上的外皮部份，和至少一個金屬構件封裝在上述FRP芯子的至少一端，該非破壞檢查方法包含以下步驟測量當上述金屬構件用一個壓縮模具往上述FRP芯子封裝時產生的聲發(fā)射信號；和根據上述過程中的聲發(fā)射信號判定是否產生上述的封裝缺陷。
2.根據權利要求1的非破壞檢查方法，其中采用壓縮模具進行的上述封裝是使加在上述金屬構件上的壓力保持恒定達幾秒鐘來完成，只在上述壓力保持間隙中測量上述聲發(fā)射信號。
3.根據權利要求1或2的非破壞檢查方法，其中上述封裝缺陷的判定是用上述聲發(fā)射信號的一個積累事件記數作為判定參數進行，使一個實際測量的積累事件記數與一個根據相對于一個實際的聚合物絕緣子預先測量積累事件記數得到的樣板確定的積累事件記數參考值相比較。
4.根據權利要求1的非破壞檢查方法，其中上述封裝缺陷的判定是用上述聲發(fā)射信號的一個振蕩記數率作為判定參數進行，使一個實際測量的振蕩記數率與一個根據相對于一個實際的聚合物絕緣子預先測量振蕩記數率得到的樣板確定的振蕩記數率參考值相比較。
5.為進行在權利要求1至4之一中提出的非破壞檢查方法的設備，包含裝在上述壓縮模具上用來測量一個聲發(fā)射信號的聲發(fā)射傳感器，用來控制上述壓縮模具的運動和上述聲發(fā)射信號的數據檢測出間隙的控制電路，用來在上述控制電路控制下處理上述聲發(fā)射傳感器的信號，以得到上述判定參數的測量值的一個信號處理電路，用來把從上述處理電路得到的上述判定參數的實際測量值和一個根據相對于一個實際的聚合物絕緣子的預先測定判定參數得到的樣板的判定參數參考值相比較從而判定是否產生了封裝缺陷的一個比較和判定電路。
6.根據權利要求5的設備，其中上述判定參數是指出產生上述聲發(fā)射信號次數的一個積累事件記數。
7.根據權利要求5的設備，其中上述判定參數是上述聲發(fā)射信號的一個振蕩記數率。
全文摘要
被公開一個檢查聚合物絕緣子封裝缺陷的非破壞檢查方法，該聚合物絕緣子具有一個FRP芯子，一層套在FRP芯子上的外皮部分，和至少一個金屬構件封裝在FRP芯子的至少一端，該非破壞檢查方法包含以下步驟測量當金屬構件用一個夾緊模具往FRP芯子封裝時產生的聲發(fā)射信號；和根據過程中的聲發(fā)射信號判定是否產生封裝缺陷。還有，被公開的一個進行上述非破壞檢查的設備。
文檔編號G01N29/14GK1168976SQ9710995
公開日1997年12月31日 申請日期1997年3月28日 優(yōu)先權日1996年3月28日
發(fā)明者大川恭史, 中村逸志, 鈴木富雄, 堀正洋 申請人:日本礙子株式會社