一種絕緣子rtv涂層厚度的測量方法
【專利說明】一種絕緣子RTV涂層厚度的測量方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種絕緣子RTV涂層厚度的測量方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 輸電線路良好的外絕緣狀態(tài)是電力系統(tǒng)安全運行的重要保障。以復(fù)合絕緣子（合 成絕緣子）、增爬裙和室溫硫化硅橡膠涂料（RTV涂料）為代表的硅橡膠材料在電力系統(tǒng)外 絕緣領(lǐng)域（尤其高電壓外絕緣領(lǐng)域）大量使用后，外絕緣設(shè)備的耐污閃能力得到顯著改善。 在我國電網(wǎng)中，以室溫硫化硅橡膠為主要成分的RTV防污閃涂料被大量使用。
[0003] RTV防污閃涂料涂覆在電瓷或玻璃絕緣子的表面，使原本親水性的表面變?yōu)樵魉?性，能夠顯著提高絕緣子的污閃電壓。均勻的涂層厚度有利于改善絕緣子表面的憎水性狀 態(tài)，緩解電場強(qiáng)度集中的問題。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對RTV涂層的厚度具有明確的要求，一般是 0. 3-0. 5mm，但由于施工工藝的不完善（噴涂、浸涂、刷涂工藝不完善），以及現(xiàn)場環(huán)境的限 制，RTV涂層的厚度與涂層的均勻性難以保證，絕緣子各部位的厚度不一致，往往不能滿足 施工要求，因此需要有適宜的測量技術(shù)進(jìn)行厚度測量。
[0004] 另一方面，RTV涂層防污穢閃絡(luò)的能力與其厚度相關(guān)，長期運行后受運行工況、高 電場強(qiáng)度、高溫高濕度、酸雨等各種條件影響，RTV涂層的厚度會發(fā)生變化而呈現(xiàn)不均勻性， 甚至起皮和粉化，從而影響其運行性能。對長期運行的RTV涂層進(jìn)行厚度測量，有利于實時 監(jiān)測其運行狀況，為輸電線路維護(hù)提供策略支持。
[0005] 目前常規(guī)的測試方法，主要有楔形法、光截法、電解法、厚度差測量法、稱重法、X射 線熒光法和β射線反向散射法等。前幾種屬于破壞性的有損監(jiān)測，測量手段復(fù)雜，速度慢， 只適用于抽樣檢測。X射線和β射線的方法裝置極其昂貴，測量的范圍有限，樣品要求高。
[0006] 現(xiàn)有的金屬表面涂層測厚法，主要有磁阻法、漩渦法、超聲法和電火花法等。其中 磁阻法主要是通過探測經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通大小來測定厚度，磁阻越大 厚度越厚；超聲法將超聲波在試樣中的傳播速度乘以通過試樣時間的一半得到試樣的厚 度；電火花法則是通過高壓電擊穿針孔或氣泡等缺陷來判斷涂層的厚度的質(zhì)量。這些方法 均用于磁性或者非磁性金屬的表面涂層，對于非金屬表面的涂層厚度，其應(yīng)用精度難以保 證。
[0007] 因此，一種直接的厚度測量方法對于實現(xiàn)RTV涂層厚度的測量具有重要意義。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種適宜現(xiàn)場使用的絕緣子RTV涂層厚 度的測量方法。
[0009] -種絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，包括如下步驟：
[0010] S1、用設(shè)定的脈沖激光對RTV涂層進(jìn)行轟擊，記錄所述RTV涂層被擊穿時激光的轟 擊次數(shù)X ;
[0011] S2、根據(jù)f (X) = ax+b計算所述RTV涂層的厚度f (X);
[0012] 其中，參數(shù)a和b通過如下實驗步驟確定：
[0013] 用所述設(shè)定的脈沖激光對所述RTV涂層進(jìn)行轟擊，記錄擊穿的RTV涂層厚度f(x) 與對應(yīng)激光轟擊的次數(shù)X ;
[0014] 擬合曲線f (X) = ax+b，得到所述參數(shù)a和b。
[0015] 在一個實施例中，
[0016] 在步驟S1之前，還包括如下步驟：
[0017] 確定當(dāng)前測量的RTV涂層的材料是否與所述實驗步驟中的RTV涂層是否相同，如 相同則執(zhí)行步驟S1。
[0018] 在一個實施例中，
[0019] 在步驟S1中，通過如下步驟確定所述RTV涂層被擊穿時激光的轟擊次數(shù)X :
[0020] S11、所述脈沖激光每轟擊一次所述RTV涂層，記錄轟擊產(chǎn)生的發(fā)射光譜，并記錄 所述發(fā)射光譜中碳線和硅線的強(qiáng)度；
[0021] S22、當(dāng)所述發(fā)射光譜中碳線強(qiáng)度出現(xiàn)極小值、且硅線強(qiáng)度上升時，則判斷所述RTV 涂層被擊穿，記錄此時激光的轟擊次數(shù)X。
[0022] 在一個實施例中，
[0023] 在步驟S1中，調(diào)整激光器的透鏡，使所述激光器的聚焦焦點位于所述RTV涂層的 上表面的下方設(shè)定位置。
[0024] 在一個實施例中，
[0025] 聚焦焦點位于所述RTV涂層的上表面的下方、且至所述RTV涂層的上表面的距離 不超過0. 05mm。
[0026] 本發(fā)明的有益效果是：
[0027] 不論絕緣子RTV涂層運行年限，只要在校核后通過測量激光的轟擊次數(shù)就可以獲 得RTV涂層的厚度值，適宜于現(xiàn)場應(yīng)用。 【【附圖說明】】
[0028] 圖1是本發(fā)明一種實施例的絕緣子RTV涂層厚度的測量系統(tǒng)示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明一種實施例的絕緣子RTV涂層厚度的測量方法的擬合曲線。 【【具體實施方式】】
[0030] 以下對發(fā)明的較佳實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031] 如圖1所示，一種絕緣子RTV涂層厚度的測量系統(tǒng)，包括：表面涂有RTV涂層的玻 璃1、光纖探頭4、CCD、光譜儀和電腦，激光器透鏡3用來調(diào)節(jié)脈沖激光束2聚焦的焦點，使 脈沖激光束2聚焦在RTV涂層的設(shè)定位置進(jìn)行轟擊，光纖探頭4用于采集激光轟擊RTV涂 層后發(fā)射的光，CCD將采集的光轉(zhuǎn)換為電信號，光譜儀和電腦用于分析轟擊時產(chǎn)生的原子發(fā) 射光譜。
[0032] 實施例1
[0033] 一種絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，包括如下步驟：
[0034] S1、確定待測RTV涂料成分?？梢酝ㄟ^熱重、紅外等方法測得該RTV涂料中硅橡膠 的有機(jī)成分和填料的組成比例情況。
[0035] S2、取透明玻璃片若干編號為①到⑨，保持其表面清潔、干燥；將S1中的RTV涂料 噴涂到玻璃片上，①號涂層的厚度控制為0. 1mm，⑨號涂層的厚度為0. 50mm，相鄰兩個涂層 厚度間隔為〇. 〇5mm，涂層的厚度記為f (X;)。
[0036] S3、激光器的參數(shù)選擇為納秒級、Nd:YAG脈沖激光器，波長1064nm，離焦量選 擇-100mm ~+100mm，能量 50_200mJ。
[0037] S4、將涂有RTV涂料的①到⑨號玻璃片，分別放置于激光器的透鏡下面。調(diào)整激光 器的透鏡設(shè)置，使得其聚焦焦點位于RTV涂料的上表面略靠下位置0-0. 05mm處（這樣可以 獲得準(zhǔn)確測量結(jié)果），而非聚焦于其上表面。
[0038] S5、以1Hz的脈沖頻率將聚焦的激光光束依次轟擊到①號RTV涂層，以光譜儀和 CCD相機(jī)記錄轟擊時產(chǎn)生的原子發(fā)射光譜。通過原子發(fā)射光譜中C線和Si線的位置和強(qiáng)度 來確定是否在轟擊RTV涂料，持續(xù)使用激光轟擊，當(dāng)檢測到C線強(qiáng)度極小時，即為RTV材料 被激光穿透，記錄該擊穿次數(shù)為Xl。原因為，對于給定的RTV涂層，其中的C和Si含量是一 定的，通常RTV涂層C含量多而Si含量少，但玻璃中的C含量少而Si含量多，因此，剛開始 轟擊RTV涂層時，原子發(fā)射光譜中C線和Si線的能量是大致一定的，當(dāng)RTV涂層被擊穿時， C線能量出現(xiàn)變化出現(xiàn)極小值。
[0039] S6、將②到⑨號RTV涂層重復(fù)上述過程，并記錄相應(yīng)的擊穿次數(shù)x1;
[0040] S7、擬合X和f (X)的到擬合曲線f (X) = ax+b，其中，該直線的斜率a為該RTV涂 料的特征厚度參數(shù)，該參數(shù)與激光的特征參數(shù)（能量密度、脈沖寬度、頻率等）和RTV材料 參數(shù)相關(guān)。
[0041] S8、當(dāng)需要測量相同材料的RTV涂層時，只需要測量利用相同參數(shù)的脈沖激光轟 擊擊穿RTV涂層時的次數(shù)，根據(jù)上述公式f(x) =ax+b，即可以計算出該種RTV涂層的厚度。
[0042] 實施例2
[0043] S1、選擇一種RTV涂層，利用特定參數(shù)的脈沖激光（激光參數(shù)可以參照實施例1) 對該RTV涂層的一個點進(jìn)行持續(xù)轟擊，使該點位置形成一個深度不斷增加的孔。
[0044] S2、記錄脈沖激光轟擊次數(shù)與對應(yīng)RTV涂層被擊穿的厚度（即RTV涂層消失的厚 度）如下表所示：
[0046] 根據(jù)上表在RTV涂層轟擊擊穿次數(shù)-RTV涂層厚度坐標(biāo)上描點，然后對這些點進(jìn)行 曲線擬合，得到：
[0047] y = 3. 4983x+17. 459〇
[0048] S3、當(dāng)需要測量相同材料的RTV涂層時，只需要測量利用相同參數(shù)的脈沖激光轟 擊擊穿RTV涂層時的次數(shù)，根據(jù)上述公式f(x) =ax+b，即可以計算出該種RTV涂層的厚度。
[0049] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由 所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，其特征是，包括如下步驟： 51、 用設(shè)定的脈沖激光對RTV涂層進(jìn)行轟擊，記錄所述RTV涂層被擊穿時激光的轟擊次 數(shù)X; 52、 根據(jù)f(X) =ax+b計算所述RTV涂層的厚度f(X); 其中，參數(shù)a和b通過如下實驗步驟確定： 用所述設(shè)定的脈沖激光對所述RTV涂層進(jìn)行轟擊，記錄擊穿的RTV涂層的厚度與對應(yīng) 激光轟擊的次數(shù)； 擬合曲線f(X) =ax+b，得到所述參數(shù)a和b。2. 如權(quán)利要求1所述的絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，其特征是，在步驟S1之前，還 包括如下步驟： 確定當(dāng)前測量的RTV涂層的材料是否與所述實驗步驟中的RTV涂層是否相同，如相同 則執(zhí)行步驟S1。3. 如權(quán)利要求1所述的絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，其特征是，在步驟S1中，通過 如下步驟確定所述RTV涂層被擊穿時激光的轟擊次數(shù)X: S11、所述脈沖激光每轟擊一次所述RTV涂層，記錄轟擊產(chǎn)生的發(fā)射光譜，并記錄所述 發(fā)射光譜中碳線和硅線的強(qiáng)度； S22、當(dāng)所述發(fā)射光譜中碳線強(qiáng)度出現(xiàn)極小值、且硅線強(qiáng)度上升時，則判斷所述RTV涂 層被擊穿，記錄此時激光的轟擊次數(shù)X。4. 如權(quán)利要求1所述的絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，其特征是， 在步驟S1中，調(diào)整激光器的透鏡，使所述激光器的聚焦焦點位于所述RTV涂層的上表 面的下方設(shè)定位置。5. 如權(quán)利要求4所述的絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，其特征是，聚焦焦點位于所述 RTV涂層的上表面的下方、且至所述RTV涂層的上表面的距離不超過0. 05mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種絕緣子RTV涂層厚度的測量方法，包括如下步驟：S1、用設(shè)定的脈沖激光對RTV涂層進(jìn)行轟擊，記錄所述RTV涂層被擊穿時激光的轟擊次數(shù)x；S2、根據(jù)f(x)＝ax+b計算所述RTV涂層的厚度f(x)；其中，參數(shù)a和b通過如下實驗步驟確定：用所述設(shè)定的脈沖激光對所述RTV涂層進(jìn)行轟擊，記錄擊穿的RTV涂層的厚度與對應(yīng)激光轟擊的次數(shù)；擬合曲線f(x)＝ax+b，得到所述參數(shù)a和b。不論絕緣子RTV涂層運行年限，只要在校核后通過測量激光的轟擊次數(shù)就可以獲得RTV涂層的厚度值，適宜于現(xiàn)場應(yīng)用。
【IPC分類】G01B11/06
【公開號】CN105352443
【申請?zhí)枴緾N201510733835
【發(fā)明人】王希林, 王晗, 葉蔚安, 賈志東
【申請人】清華大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月2日