基于超声换能器的电缆损伤检测装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于超声换能器的电缆损伤检测装置及使用方法，包括第一外壳与第二外壳，将第二外壳套在第一外壳的旋转轴上，共同组成圆柱形装置，所述第二外壳的内壁上设有用于放置并固定电缆的电缆凹槽，第一外壳与第二外壳的两侧端面上均设有若干滑槽，所述的滑槽上设有滑块，所述的滑块上安装有用于检测电缆的换能器。本发明专利技术可以使换能器快速的夹紧到待测电缆上，实现便捷快速的电缆长距离损伤检测；同时本发明专利技术的方法自适应各种不同半径的电缆，并可根据电缆的曲率以及弯曲程度进行一定范围内的微调，使换能器可以与电缆快速接触耦合，并可以很方便的在电缆表面调节换能器的位置，为电缆的超声导波损伤检测提供良好的信号发送与接收环境。

Cable damage detection device and operation method based on ultrasonic transducer

The invention discloses a cable damage detection device based on an ultrasonic transducer and its use method, including a first shell and a second shell, which are set on a rotating axis of the first shell to form a cylindrical device. The inner wall of the second shell is provided with a cable groove for placing and fixing cables, and the first outer shell is provided with a cable groove for placing and fixing cables. A number of sliding grooves are arranged on both ends of the shell and the second shell. A sliding block is arranged on the sliding groove, and a transducer for detecting the cable is installed on the sliding block. The invention can quickly clamp the transducer to the cable to be measured, and realize convenient and fast long-distance cable damage detection; at the same time, the method of the invention adapts various cables with different radius, and can fine-tune within a certain range according to the curvature and bending degree of the cable, so that the transducer can quickly contact with the cable. It can adjust the position of the transducer on the surface of the cable conveniently, and provide a good signal transmitting and receiving environment for the ultrasonic guided wave damage detection of the cable.

【技术实现步骤摘要】
基于超声换能器的电缆损伤检测装置及使用方法
本专利技术涉及电缆损伤检测装置及方法，尤其涉及一种基于超声换能器的电缆损伤检测装置及使用方法。
技术介绍
高压电缆是电力系统中传输和分配电能的重要设备，广泛应用于发电、输电、配电各个环节。其由于受到老化变质、腐蚀破坏、材料缺陷以及过电压等造成的损伤直接威胁电力系统的安全。由于多芯电缆所起的关键作用，从而对电缆的损伤检测成为保证电力系统安全运行的重要工作，对国民经济具有重大意义。目前，国内对于电缆的损伤检测主要是通过人工巡检和无人机巡线进行电缆的损伤判断。一方面，人工巡检以及无人机巡检需要消耗大量人力物力进行高压电缆的逐一排插，劳动强度大、效率低下且存在人为疏漏的可能性。另一方面，随着电力系统的不断发展，高压电缆的总长度不断增加，现有的损伤检测方式测量距离短，无法适应社会需求。在现有结构健康监测技术中，超声导波无损检测技术因其检测效率高、范围长等特点已被成功应用于钢绞线的缺陷检测。其被认为是最有效且最具应用前景的结构损伤检测和诊断方法。该技术方法需要在电缆结构表面固定一定数量的超声换能器作为信号的激励器和接收器，并实时采集目标信号，通过对这些目标信号的处理、分析和特征提取，获得电缆的健康状况。由于实现长距离的电缆损伤检测需要持续发送稳定的激励信号并接收到微弱的回波信号，以此需要实验以及实际运用过程中换能器稳定且牢固的与电缆实现耦合。但是超声换能器难以固定在轴状的电缆结构上。当前在技术研究和应用过程中，主要通过人工方式固定换能器，难以保证信号传输的稳定，无法实现电缆长距离损伤检测的技术突破。并且人工方式固定只能应用于实验室环境，不可运用于实际应用过程中。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的是提供一种基于超声换能器的电缆损伤检测装置及使用方法，用于解决高压电缆在长距离损伤检测过程中超声换能器安装稳定性及可靠性差的问题。技术方案：本专利技术包括第一外壳与第二外壳，所述的第二外壳套在第一外壳的旋转轴上，共同组成圆柱形装置，所述第二外壳的内壁上设有用于放置并固定电缆的电缆凹槽，所述第一外壳与第二外壳的两侧端面上均设有若干滑槽，所述的滑槽上设有滑块，所述的滑块上安装有用于检测电缆的换能器。所述滑块的截面呈L型，滑块的长边上设有与滑槽匹配的滑块滑槽，短边上设有安装换能器的圆孔。所述的换能器与滑块圆孔的底部之间设有弹簧，避免了换能器与孔洞的直接接触，使换能器可在弹簧弹性范围内实现小范围的微调，从而适应因电缆处于不同曲率下换能器测量位置的变化；同时，保证一定的挤压力，使换能器与电缆实现信号耦合的同时避免换能器因与电缆之间压力过大而造成损伤。所述的滑槽呈弧形，并沿外壳的径向方向分布。所述弧形滑槽的宽度大于滑块滑槽的宽度，弧形滑槽与滑块滑槽边缘均开有倒角，以克服因加工工艺及材料的限制而造成的滑槽不匹配。所述电缆凹槽的底部设有用于穿过扎带的扎带孔，通过扎带将电缆固定在装置上，选用可调节的扎带固定电缆，即可适应不同半径的电缆绑扎。所述的电缆凹槽内设有柔性材质，可以在扎带扎紧的时候防止凹槽与电缆的刚性接触使电缆损伤。所述第一外壳与第二外壳的连接处设有固定器凹槽，将固定器安装在固定器凹槽处，使第一外壳与第二外壳固定。基于超声换能器的电缆损伤检测装置的使用方法包括以下步骤：(1)搭建电缆损伤检测系统；(2)将换能器安装在电缆损伤检测装置上，并将本装置固定在待测电缆上；(3)上位机控制发送窄带信号，通过换能器将信号耦合进电缆中，并在电缆内传播，接收的回波信号显示在示波器上。所述步骤(2)中电缆损伤检测装置的安装步骤为：1)将第二外壳套在第一外壳的旋转轴上，形成一个圆柱形装置；2)将电缆放在电缆凹槽内，使用扎带穿过扎带孔将电缆固定；3)将固定器安装在固定器凹槽处，使第一外壳与第二外壳固定；4)将安装有换能器的两个滑块放置在第一外壳两侧端面的滑槽上。有益效果：本专利技术可以使换能器快速的夹紧到待测电缆上，实现便捷快速的电缆长距离损伤检测；同时本专利技术的方法自适应各种不同半径的电缆，并可根据电缆的曲率以及弯曲程度进行一定范围内的微调，使换能器可以与电缆快速接触耦合，并可以很方便的在电缆表面调节换能器的位置，为电缆的超声导波损伤检测提供良好的信号发送与接收环境。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的电缆损伤检测系统结构框架图；图3是本专利技术的电缆安装示意图；图4是图3的俯视图；图5是本专利技术的滑块示意图；图6是本专利技术的滑块剖视图；图7是本专利技术的第一外壳示意图；图8是本专利技术的第二外壳示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括换能器1、电缆凹槽2、扎带孔3、旋转轴4、滑槽5、滑块6、电缆7、弹簧8、固定器凹槽9、第一外壳10与第二外壳11。第二外壳11套在第一外壳10的旋转轴4上，共同组成圆柱形装置，第一外壳10与第二外壳11的连接处设有固定器凹槽9，将U型固定器安装在固定器凹槽9处，使第一外壳10与第二外壳11固定。第二外壳11的内壁上设有用于放置并固定电缆7的电缆凹槽2，第一外壳10与第二外壳11的两侧端面上均设有若干滑槽5，滑槽5呈弧形，并沿外壳的径向方向分布，弧形滑槽的宽度大于滑块滑槽的宽度，弧形滑槽与滑块滑槽边缘均开有倒角，以克服因加工工艺及材料的限制而造成的滑槽不匹配。两端的滑槽5上均设有滑块6，滑块6上安装有用于检测电缆7的换能器1。如图5和图6所示，滑块6的截面呈L型，滑块6的长边上设有与滑槽5匹配的滑块滑槽，短边上设有安装换能器1的圆孔。换能器1与滑块6圆孔的底部之间设有弹簧8，避免了换能器1与孔洞的直接接触，使换能器1可在弹簧8的弹性范围内实现小范围的微调，从而适应因电缆7处于不同曲率下换能器1测量位置的变化；同时，保证一定的挤压力，使换能器1与电缆7实现信号耦合的同时避免换能器1因与电缆7之间压力过大而造成损伤。电缆凹槽2的底部设有用于穿过扎带的扎带孔3，通过扎带将电缆7固定在装置上，选用可调节的扎带固定电缆7，即可适应不同半径的电缆7绑扎。电缆凹槽2内设有柔性材质，可以在扎带扎紧的时候防止凹槽与电缆7的刚性接触使电缆7损伤。本专利技术的电缆损伤检测装置的使用方法包括以下步骤：(1)搭建电缆损伤检测系统，如图2所示，电缆损伤检测系统包括计算机、信号放大器、数据采集卡或者示波器、信号发生器、PZT探头换能器。(2)将压电陶瓷换能器安装在电缆损伤检测装置上，并将本装置固定在待测电缆上，具体安装步骤如下：1)将第二外壳套在第一外壳的旋转轴上，形成一个可开合的圆柱形装置；2)将电缆放在电缆凹槽内，使用扎带穿过两个扎带孔将电缆固定；3)将U型固定器安装在固定器凹槽处，使第一外壳与第二外壳固定；4)将安装有换能器的两个滑块分别放置在第一外壳两侧端面的滑槽上，分别用于信号激励和信号接收，滑块可在弧形滑槽上自由移动，换能器与滑块之间存在弹簧作为缓冲，同时保证换能器与电缆的接触为柔性连接，防止过大的刚性接触力量损坏换能器。(3)上位机(电脑)控制发送窄带信号，经过功率放大器放大后，通过用于信号激励的换能器将信号耦合进电缆中，并在电缆内传播，接收的回波信号通过电荷放大器放大后显示在示波器上，并将其数据保存，用于信号分析。本专利技术选用滑块移动换能器，克服电缆表面不同角度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声换能器的电缆损伤检测装置，其特征在于，包括第一外壳(10)与第二外壳(11)，所述的第二外壳(11)套在第一外壳(10)的旋转轴(4)上，共同组成圆柱形装置，所述第二外壳(11)的内壁上设有用于放置并固定电缆(7)的电缆凹槽(2)，所述第一外壳(10)与第二外壳(11)的两侧端面上均设有若干滑槽(5)，所述的滑槽(5)上设有滑块(6)，所述的滑块(6)上安装有用于检测电缆(7)的换能器(1)。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声换能器的电缆损伤检测装置，其特征在于，包括第一外壳(10)与第二外壳(11)，所述的第二外壳(11)套在第一外壳(10)的旋转轴(4)上，共同组成圆柱形装置，所述第二外壳(11)的内壁上设有用于放置并固定电缆(7)的电缆凹槽(2)，所述第一外壳(10)与第二外壳(11)的两侧端面上均设有若干滑槽(5)，所述的滑槽(5)上设有滑块(6)，所述的滑块(6)上安装有用于检测电缆(7)的换能器(1)。2.根据权利要求1所述的基于超声换能器的电缆损伤检测装置，其特征在于，所述滑块(6)的截面呈L型，滑块(6)的长边上设有与滑槽(5)匹配的滑块滑槽，短边上设有安装换能器(1)的圆孔。3.根据权利要求1或2所述的基于超声换能器的电缆损伤检测装置，其特征在于，所述的换能器(1)与滑块(6)圆孔的底部之间设有弹簧(8)，换能器(1)的端部伸出滑块(6)外侧。4.根据权利要求1所述的基于超声换能器的电缆损伤检测装置，其特征在于，所述的滑槽(5)呈弧形，并沿外壳的径向方向分布。5.根据权利要求4所述的基于超声换能器的电缆损伤检测装置，其特征在于，所述弧形滑槽(5)的宽度大于滑块滑槽的宽度，弧形滑槽(5)与滑块滑槽边缘均开有倒角。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，叶雅婷，杨志学，汪正山，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32