一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置及方法制造方法及图纸

一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其包括太赫兹源，与所述太赫兹源轴线相交具有焦点的太赫兹检测器，以及安装于六轴机械臂的前端用于提供三维运动轨迹扫描弧形支架；所述太赫兹源与太赫兹检测器均安装于弧形支架的内侧。所述弧形支架，弧形支架的圆点与焦点重合，以实现方便精确定位初始检测点。信号处理单元采用太赫兹时域光谱仪。通过设置于六轴机械臂前端的弧形支架实现了检测点在被测电缆表面上的准确定位和全周向检测，同时采用多种扫描方式以适应被测电缆的形状，有效避免了当太赫兹成像对称轴与检测点法线不重合时造成的信号衰减、图像对比度下降和物体轮廓失真，实现了电缆无损检测成像清晰的有益效果。实现了电缆无损检测成像清晰的有益效果。实现了电缆无损检测成像清晰的有益效果。

A terahertz imaging device and method for cable nondestructive testing

【技术实现步骤摘要】
一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种太赫兹成像装置，具体讲涉及一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置及方法。

技术介绍

[0002]绝缘电缆广泛应用于社会生产和国民生活的各个领域，尤其在房屋建设和基础电力设施建设工程方面是不可缺少的电工产品。绝缘电缆通常为多层结构，主要包括导电线芯(导体)、绝缘层及保护层等。导电线芯通常以金属铜或铝为导体材料，截面形状可为圆形、椭圆形和扇形等，用以传导电流。绝缘层通常由橡胶、油浸纸、聚(氯)乙烯等材料制成。其中，各分相绝缘保证各导电线芯间的电绝缘，而统包绝缘保证线芯与电缆外部实现电绝缘。保护层主要包括内护层和外护层，外护层可进一步分为铠装层及外被层，电缆的统包绝缘层由内护层提供防护，可避免机械损伤和受潮；外护层用来防护内护层，防止内护层受到外部环境腐蚀或机械损伤，其中，铠装层具有机械防护和电磁屏蔽的作用，材料通常为镀锌钢丝和镀锡铜丝，外被层有纤维绕包、聚(氯)乙烯护套等。
[0003]电缆的质量问题关乎国民生产安全，对于外观结构尺寸、标志检查、机械性能试验、电气性能试验、绝缘护套低温弹性和冲击强度试验、不延燃试验、耐火试验等项目的检测方法比较成熟，但是电缆内部缺陷检测手段比较欠缺，主要利用电缆电特性变化来定位内部缺陷，但是采用电特性变化进行内部缺陷检测就存在不直观的问题，通常还需要对电缆进行结构破坏才能检测内部缺陷。另一方面还存在小缺陷漏检的问题，无法满足持续改进产品质量的需求。
[0004]在现有技术中存在利用太赫兹进行无损检测的技术方案，应用最为广泛的是人或物品的安全检测，但成像质量不能满足电缆检测的精度需求。太赫兹是频率在0.1T～10T之间的一段电磁波，其具有独特的穿透性与指纹频谱特性，在成像与无损检测领域具有广阔的应用前景。在可见光波段，成像主要依靠物体漫反射，而在THz波段，成像主要依靠反射，此时，光线在被测物上的入射角和被测物体表面的凹凸变化都会对成像结果造成很大影响。
[0005]目前高精度的太赫兹成像装置基本都是基于XY二维扫描平台的，该种装置对于平面物体成像效果很好，但是对于曲面物体成像效果很差。图1展示了太赫兹源与检测器组成的反射式光学系统的对称轴与检测点法线重合的情况下以及太赫兹源与检测器平移后(即太赫兹源与检测器组成的反射式光学系统的对称轴与检测点法线不重合的情况下)其反射回波的收集情况。当对称轴与检测点法线重合时，太赫兹检测器能完全获取反射后的入射信号，被测物成像的轮廓会很清晰；当对称轴与检测点法线不重合时，入射信号经反射后无法完全被太赫兹镜头接收，此时虽然可以对被测物进行成像，但是其收集到的信号主要是漫发射信号，衰减很大，图像对比度下降，物体轮廓也会出现失真。
[0006]电缆的是连续的柱状物体，不易翻转调整检测位置，同时表面曲率较大，在扫描成像过程中传统平面扫描也难以解决被测电缆内部缺陷清晰成像的问题。

技术实现思路

[0007]为了解决现有太赫兹成像技术在电缆检测中存在成像效果差的问题。
[0008]本专利技术提出一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其包括：
[0009]机械臂，其包括其包括用于提供扫描运动的执行末端：
[0010]弧形支架，其外侧与所述执行末端连接；
[0011]太赫兹源，安装于所述弧形支架内侧，用于产生太赫兹波束；
[0012]太赫兹检测器，安装于所述弧形支架内侧，其轴线与所述太赫兹源轴线相交形成焦点，所述焦点与所述弧形支架的圆心重合；
[0013]所述执行末端按照设定的运动轨迹运动，进而带动所述太赫兹源与所述太赫兹探测器移动完成对被测电缆的扫描，得到所述被测电缆的内部三维层析图像。
[0014]将焦点与弧形支架圆心重合设置能够方便操作人员视觉判断焦点位置，以及将检测点设置在与电缆表面法线重合的位置，进而实现清晰准确的成像检测。
[0015]优选的，所述弧形支架内侧具有用于所述太赫兹源和太赫兹检测器滑动的滑轨，所述太赫兹源和太赫兹检测器通过电动结构在滑轨上实现受控滑动，以配合机械臂实现对被测电缆的全周向扫描，以解决测量整条电缆时不易翻转及机械臂难以实现全周向检测的问题。
[0016]优选的，所述弧形支架的圆弧角大于45
°
且小于350
°
。
[0017]优选的，所述弧形支架上具有用于在被测电缆表面指示检测点位置的激光指示器，所述激光指示器发出的可见激光在被测电缆表面形成的点状光斑以指示出所述监测点的位置，方便操作人员定位。
[0018]优选的，所述机械臂还包括基座，所述基座与所述执行末端连接。
[0019]优选的，所述太赫兹成像装置还包括还包括与机械臂、太赫兹源、太赫兹检测器相连的控制主机。
[0020]优选的，所述机械臂包括六轴机械臂，所述弧形支架安装于六轴机械臂的执行末端，以实现太赫兹成像装置的三维位置调节，按照设定的运动轨迹运动以实现扫描，进而实现精确和直观的太赫兹成像检测。
[0021]优选的，所述太赫兹成像装置还包括与所述六轴机械臂连接的运动控制器。
[0022]优选的，所述太赫兹成像装置还包括与所述太赫兹源连接的用于产生太赫兹波束的太赫兹泵浦单元。
[0023]优选的，所述太赫兹成像装置还包括与所述太赫兹检测器连接的信号处理单元。所述信号处理单元包括太赫兹时域光谱仪。
[0024]优选的，所述太赫兹成像装置还包括用于大范围移动的移动平台；所述移动平台与所述基座固定。
[0025]优选的，所述太赫兹成像装置还包括设置于所述移动平台上的机箱架。
[0026]一种用于电缆无损检测的太赫兹成像方法，其包含如下步骤：
[0027]机械臂的执行末端移动与所述执行末端连接的弧形支架，进而带动位于所述弧形支架内侧的太赫兹源和太赫兹检测器运动，使得所述太赫兹源和太赫兹检测器轴线相交形成的焦点与被测电缆上的初始检测点重合；所述执行末端按照设定的运动轨迹运动进而带动所述太赫兹源与所述太赫兹探测器移动完成对被测电缆的扫描，得到所述被测电缆的内
部三维层析图像。
[0028]优选的，通过与所述机械臂连接的运动控制器接收与所述运动控制器连接的控制主机的控制指令，并基于所述控制指令控制所述机械臂的执行末端移动。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030]1、一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，包括：机械臂，其包括用于提供扫描运动的执行末端；弧形支架，其外侧与所述执行末端连接；太赫兹源，安装于所述弧形支架内侧；太赫兹检测器，安装于所述弧形支架内侧，其轴线与所述太赫兹源轴线相交形成焦点，所述焦点与所述弧形支架的圆心重合；所述执行末端按照设定的运动轨迹运动，进而带动所述太赫兹源与所述太赫兹探测器移动完成对被测电缆的扫描，得到所述被测电缆的内部三维层析图像。本专利技术通过设置于弧形支架实现了检测点在被测电缆表面上的准确定位，有效避免了当太赫兹成像对称轴与检测点法线不重合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其特征在于，包括：机械臂，其包括用于提供扫描运动的执行末端；弧形支架(11)，其外侧与所述执行末端连接；太赫兹源(2)，安装于所述弧形支架内侧；太赫兹检测器(3)，安装于所述弧形支架内侧，其轴线与所述太赫兹源(2)轴线相交形成焦点，所述焦点与所述弧形支架(11)的圆心重合；所述执行末端按照设定的运动轨迹运动，进而带动所述太赫兹源(2)与所述太赫兹探测器(3)移动完成对被测电缆(1)的扫描，得到所述被测电缆(1)的内部三维层析图像。2.如权利要求1所述的一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其特征在于，所述弧形支架(11)内侧具有用于所述太赫兹源(2)和太赫兹检测器(3)滑动的滑轨。3.如权利要求1所述的一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其特征在于，所述弧形支架(11)上具有用于在被测电缆(1)表面指示焦点位置的激光指示器。4.如权利要求1所述的一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其特征在于，所述机械臂还包括基座，所述基座与所述执行末端连接。5.如权利要求1所述的一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其特征在于，所述太赫兹成像装置还包括与所述机械臂、所述太赫兹源(2)、所述太赫兹检测器(3)相连的控制主机(9)。6.如权利要求1所述的一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其特征在于，所述机械臂包括六轴机械臂(4)。7.如权利要求1所述的一种用于电缆无损检测的太赫兹成像装置，其特征在于，所述太赫兹成像装置还包括与所述机械臂连接的运动控制器(6)。8.如权利要求1所述的一种用于电缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志雷，刘海峰，池威威，周莉梅，尚宇炜，解芳，贾志辉，张继超，张圳，刘洋洋，曹庆泽，王涛，陈世洋，王冠璎，范闻博，刘平安，李英泽，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：