局(ju)部(bu)放電產生超(chao)聲(sheng)波(bo)的特性(xing)

超(chao)聲波是(shi)壹(yi)種(zhong)頻(pin)率在(zai)20KHZ以(yi)上可(ke)以在固(gu)體、液(ye)體、氣體等介(jie)質中(zhong)傳(chuan)播(bo)的疏密(mi)變化(hua)的機械波。在電(dian)力(li)設(she)備(bei)，高壓設備(bei)內(nei)部(bu)的局部(bu)放電往往更加容(rong)易引(yin)起(qi)嚴重(zhong)後(hou)果，而用於(yu)接(jie)收超聲(sheng)波(bo)信號(hao)的的超聲波傳(chuan)感(gan)器(qi)只能在(zai)高(gao)壓設備(bei)的外部(bu)進行(xing)檢測。超(chao)聲(sheng)波從(cong)放電源傳播到被(bei)檢測點由於(yu)不同(tong)的傳播介質、反射(she)等(deng)聲的特性(xing)會(hui)使(shi)超聲(sheng)傳感(gan)器(qi)在(zai)接收之前(qian)就(jiu)發生壹(yi)定(ding)的衰(shuai)減。

在固(gu)體中(zhong)，如(ru)變(bian)壓器(qi)、開關櫃(gui)的鐵板，超聲(sheng)波以橫(heng)波(bo)和(he)縱(zong)波(bo)的方式(shi)進行(xing)傳播(bo)。超聲波在氣體和液(ye)體中(zhong)無(wu)法形成(cheng)橫波(bo)。例(li)如(ru)在(zai)GIS中(zhong)，產(chan)生(sheng)的超聲波信號(hao)以(yi)縱波(bo)的形式通(tong)過SF6氣體傳播(bo)到達金屬(shu)外殼後(hou)，超聲波(bo)將(jiang)會(hui)以橫(heng)波和縱(zong)波壹(yi)起在(zai)金屬(shu)殼中(zhong)繼(ji)續傳播。

傳(chuan)播特性(xing)

1.傳(chuan)播速度(du)

用來(lai)表征(zheng)超(chao)聲波(bo)在介質中(zhong)傳(chuan)播(bo)快(kuai)慢(man)的物理(li)量(liang)稱為(wei)傳播(bo)速度(du)。由於(yu)不同(tong)介質其特(te)性(xing)不同(tong)，從而引(yin)起(qi)超(chao)聲(sheng)波傳播(bo)速度(du)在不同(tong)的介質中(zhong)也(ye)不相(xiang)同。我(wo)們必(bi)須明確(que)在(zai)不同(tong)材料(liao)中(zhong)超(chao)聲(sheng)波的傳播速度(du)才(cai)能(neng)使(shi)超聲(sheng)波傳(chuan)感器(qi)定(ding)位時(shi)更加準(zhun)確(que)。傳(chuan)播速度(du)也(ye)受不同(tong)介質中(zhong)的溫度和超(chao)聲(sheng)波頻(pin)率的影(ying)響，如(ru)下(xia)圖所示，給(gei)出(chu)了(le)超(chao)聲(sheng)波(bo)在(zai)變壓器(qi)油中(zhong)傳(chuan)播(bo)速度(du)與溫(wen)度(du)的關系，傳播(bo)速度(du)和頻(pin)率的關系。

2.傳(chuan)播(bo)過程中(zhong)的衰(shuai)減

超聲(sheng)波(bo)在介質中(zhong)傳(chuan)播(bo)的距(ju)離遠(yuan)近(jin)與(yu)其傳播的能量成正(zheng)比(bi)，傳播(bo)越遠損失越(yue)大(da)，剩(sheng)余(yu)的能量就(jiu)越(yue)小(xiao)，這種(zhong)現(xian)象稱為(wei)衰(shuai)減。超聲(sheng)波(bo)在液(ye)體和氣體中(zhong)形(xing)成(cheng)超聲(sheng)衰(shuai)減的原因有(you):擴(kuo)散傳(chuan)播(bo)、反(fan)射、折(zhe)射等(deng)因素(su)。固(gu)體介質中(zhong)，由(you)於(yu)超(chao)聲(sheng)波(bo)在(zai)介質中(zhong)傳(chuan)播(bo)的衰(shuai)減特性(xing)使(shi)得(de)超聲(sheng)波傳(chuan)播的距(ju)離越(yue)遠，傳(chuan)感器(qi)接(jie)收到的信號(hao)越(yue)弱圖(tu)表2-1給(gei)出(chu)了(le)超(chao)聲(sheng)波(bo)在(zai)空氣、SF6氣體、鋁、鋼鐵介質中(zhong)的衰(shuai)減情況(kuang)。

表2-1縱(zong)波(bo)在不同(tong)介質、溫度(du)、頻(pin)率下(xia)的衰(shuai)減表

從(cong)表2-1中(zhong)可(ke)以(yi)看出(chu)，不同(tong)材料(liao)、不同(tong)的超聲波頻(pin)率、不同(tong)的溫度都是(shi)造(zao)成超(chao)聲波衰(shuai)減的原因。

3.傳(chuan)播中(zhong)的反射情況(kuang)

由(you)於(yu)超(chao)聲(sheng)波(bo)在(zai)介質中(zhong)傳(chuan)播(bo)時(shi)不可(ke)避免(mian)會(hui)碰(peng)到雜(za)質或分(fen)界(jie)面，會形(xing)成(cheng)反射回(hui)波。此(ci)時(shi)超聲波在(zai)穿(chuan)過介質繼續傳播的聲能就(jiu)會(hui)減小(xiao)。

空氣與鐵(tie)之間接(jie)觸(chu)面的全(quan)反射(she)的臨(lin)界(jie)角(jiao)為26°，當(dang)超聲波接收探頭(tou)與(yu)被(bei)測鐵(tie)板表面的臨(lin)界(jie)角(jiao)大(da)於(yu)這(zhe)個(ge)角(jiao)度時(shi)，傳感器(qi)將(jiang)接收不到信號(hao)。

兩種(zhong)不同(tong)的介質的聲特性(xing)阻(zu)抗(kang)不匹(pi)配(pei)將(jiang)會(hui)引(yin)起(qi)超(chao)聲(sheng)波從不同(tong)的介質穿透(tou)其分(fen)界(jie)面時(shi)會形成嚴重(zhong)的反射形成(cheng)衰(shuai)減。聲特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)用PV來(lai)表示。其(qi)反(fan)射系數(shu)R的表達式如(ru)式(shi)：