一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法技术

本发明专利技术属于超声导波技术领域，尤其是一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，包括包括超声信号发生器、功率放大器、发射探头、被测对象、接收探头、数据采集设备和分析显示设备，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：首先，通过所述超声信号发生器发射出超声导波信号，超声导波信号一般采用窄带单频率信号，信号频率一般在100KHz以下，周波信号5～10个；S2：功率放大器对超声导波信号进行放大处理，发射探头将超声导波信号进行发射。本发明专利技术通过对超声导波进行理论分析，并建立相关模型仿真验证，重点解决电缆附件和铝护套中的超声导波传播的频散特性以及多模态特性，找到适于电缆应用的超声导波模态和频率。电缆应用的超声导波模态和频率。电缆应用的超声导波模态和频率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法


[0001]本专利技术涉及超声导波
，尤其涉及一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法。

技术介绍

[0002]超声导波(Ultrasonic Guided Wave)检测技术主要用子在线管道检测包括低碳钢、碳锰钢、奥氏体不锈钢、二重不锈钢等材料的无缝管、纵焊管、螺旋焊管。可应用于油、气管网(如天然气管道、炼油厂火焰加热器中的垂直管路、带岩棉保温介质和漆层的架空液化气管道)及石油化工厂的管网，码头管线区的连接管网，海上石油管网导管(如海洋平台竖管、球管柱腿)，水下管道、电厂管网，结构管系，穿路过堤管道(例如埋地水管、储槽坝壁的管道、道路交叉口地下管道)，复杂或抬高管网，保温层下管道、带有套管的管道，以及带有保护层的管道。
[0003]超声导波检测技术能检出管道中的内外部腐蚀或冲蚀、环向裂纹、焊缝错边、焊接缺陷、疲劳裂纹等缺陷。最新的利用磁致伸缩换能器的超声导波检测已能应用于非铁磁性材料和非金属材料，除了管道检测，还能用于棒材、钢索、电缆以及板盘件的检测超声导波检测的优点是能传播长距离而衰减很小，在一个位置固定脉冲回波阵列就可一次性对管壁进行长距离大范围的100％快速检测(100％覆盖管道壁厚)，检测过程简单，不需要耦合剂，工作温度可达
‑
40℃～938℃范围，只需要剥离一小块防腐层以放置探头环即可进行检测，特别是对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测更具有独特的优势。
[0004]超声导波用在圆管类物体中，主要波形分为三种：一、纵向导波L(0，m)(轴对称)；二、扭转导波T(0，m)(轴对称)；三、弯曲导波F(n，m)(非轴对称)；其中，弯曲导波由于频散效应过强和多模态传播复杂而应用很少。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
中提出的弯曲导波由于频散效应过强和多模态传播复杂而应用很少的技术问题，本专利技术提出了一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法。
[0006]本专利技术提出的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，包括包括超声信号发生器、功率放大器、发射探头、被测对象、接收探头、数据采集设备和分析显示设备，其特征在于，具体包括以下步骤：
[0007]S1：首先，通过所述超声信号发生器发射出超声导波信号，超声导波信号一般采用窄带单频率信号，信号频率一般在100KHz以下，周波信号5～10个；
[0008]S2：功率放大器对超声导波信号进行放大处理，发射探头将超声导波信号进行发射；
[0009]S3：发射出来的超声导波信号对准被测对象，超声导波信号在被测对象的内部进行来回移动，最终通过接收探头进行信号接收；
[0010]S4：数据采集设备将收集到的信号进行收集并处理，最终通过分析显示设备进行
分析显示。
[0011]优选地，所述功率放大器将输入的信号传至巴伦变换器，巴伦变换器将信号传至直流偏置、功率管、阻抗变换器，最终又进入到第二巴伦变换器中，最终超声导波信号从第二巴伦变换器中输出。
[0012]优选地，所述S3中的被测对象为高压电缆附件时，信号处理包括以下步骤：
[0013]S11：对信号进行处理时采用的基础理论为弹性力学：Navier位移平衡方程和边界条件：电缆附件管状结构及尺寸；
[0014]S12：公式推导，首先根据频散方程得出频散曲线，其次根据导播模态推导出扭转波T(0，m)和纵波L(0，m)；
[0015]S13：将频散曲线、扭转波T(0，m)和纵波L(0，m)，建立电缆附件仿真模型，增加缺陷故障仿真检测，通过理论及仿真分析找到适用于电缆附件检测的超声导波的频率、波形和模态。
[0016]优选地，所述S3中的被测对象为电缆铝护套时，信号处理包括以下步骤：
[0017]S21：对信号进行处理时采用的基础理论为弹性力学：Navier位移平衡方程和边界条件：铝护套结构及尺寸；
[0018]S22：公式推导，首先根据频散方程得出频散曲线，其次根据导播模态推导出扭转波T2(0，m)和纵波L2(0，m)；
[0019]S23：将频散曲线、扭转波T2(0，m)和纵波L2(0，m)，建立铝护套仿真模型，增加缺陷故障仿真检测，通过理论及仿真分析找到适用于铝护套检测的传播特性(频散特性及多模态)。
[0020]优选地，所述电缆铝护套为电缆金属外护套，位于XLPE绝缘外护套内侧，所述超声信号发生器的超声导波探头由一组并列等间隔的换能器组成，换能器的激励方式有压电式、磁致伸缩式、电磁式、脉冲激光式，检测时选择传播距离长且换能效率高的压电式换能器作为检测探头，所述电缆附件和铝护套物理结构复杂，在超声导波进行传播时，采用大功率超声信号激励技术，所述超声导波能够进入高压电缆附件铝护套结构中传播，传播距离不少于2米。
[0021]本专利技术中的有益效果为：
[0022]1、该一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，本专利技术通过对超声导波进行理论分析，并建立相关模型仿真验证，重点解决电缆附件和铝护套中的超声导波传播的频散特性以及多模态特性，找到适于电缆应用的超声导波模态和频率。
[0023]2、该一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，电缆附件和铝护套物理结构复杂，导致同等条件下超声导波在其内部的传播也不容易，本申请采用大功率超声信号激励技，有效地提高了检测距离，超声导波能够进入高压电缆附件铝护套结构中传播，传播距离不少于2米。
[0024]3、该一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，超声导波通常使用的激励频率范围为5～100KH，对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级別的超声检测相比是比较低的，所得到的冋波信号基本上是脉冲问波型，其检测灵敏度用管道环状截面上的金属缺损面积的白分比评价，导波设备和计算机结合生成的图像可供专业人员分析和判断，缺陷的检出和定位借助计算机软件程序显示和记录，减少人工操作判断的依赖
性，能提供重复性髙、可靠的检测结果。
[0025]该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提出的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法的总体研究思路和框架；
[0027]图2为本专利技术提出的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法的超声导波检测仪器功能框图；
[0028]图3为本专利技术提出的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法的超声导波信号波形示意图；
[0029]图4为本专利技术提出的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法的功率放大器类型对比图；
[0030]图5为本专利技术提出的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法的功率放大器原理框图；
[0031]图6为本专利技术提出的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法的高压电缆附件模型及仿真方案；
[0032]图7为本专利技术提出的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，包括超声信号发生器、功率放大器、发射探头、被测对象、接收探头、数据采集设备和分析显示设备，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：首先，通过所述超声信号发生器发射出超声导波信号，超声导波信号一般采用窄带单频率信号，信号频率一般在100KHz以下，周波信号5～10个；S2：功率放大器对超声导波信号进行放大处理，发射探头将超声导波信号进行发射；S3：发射出来的超声导波信号对准被测对象，超声导波信号在被测对象的内部进行来回移动，最终通过接收探头进行信号接收；S4：数据采集设备将收集到的信号进行收集并处理，最终通过分析显示设备进行分析显示。2.根据权利要求1所述的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，其特征在于，所述功率放大器将输入的信号传至巴伦变换器，巴伦变换器将信号传至直流偏置、功率管、阻抗变换器，最终又进入到第二巴伦变换器中，最终超声导波信号从第二巴伦变换器中输出。3.根据权利要求1所述的一种基于超声导波技术的高压电缆铅封腐蚀的检测方法，其特征在于，所述S3中的被测对象为高压电缆附件时，信号处理包括以下步骤：S11：对信号进行处理时采用的基础理论为弹性力学：Navier位移平衡方程和边界条件：电缆附件管状结构及尺寸；S12：公式推导，首先根据频散方程得出频散曲线，其次根据导播模态推导出扭转波T(0，m)和纵波L(0，m)；S13：将频散曲线、扭转波T(0，m)和纵波L(0，m)，建立电缆附件仿真模型，增加缺陷故障仿真检测，通过理论及仿真分析找到适用于电缆附...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵培伟，庞强，胡兵，金加元，
申请(专利权)人：南京尚华电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：