局放超声检测系统及其自动补偿系统参数波动的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种局放超声检测系统及其自动补偿系统参数波动的方法，所述局放超声检测系统包括宽带光源、光纤环形器、EFPI超声传感探头、分光器、窄带滤波器、光电探测器、数据采集模块、光谱仪以及PC处理终端，所述自动补偿系统参数波动的方法包括以下步骤：步骤A：获得反射光光谱实测结果；步骤B：基于互相关理论进行光谱比较；步骤C：选择输出通道；步骤D：获取电信号；步骤E：补偿信号计算。与现有技术相比，本发明专利技术具有探测超声信号频率更高、超声波信号测量准确度更高等优点。测量准确度更高等优点。测量准确度更高等优点。

【技术实现步骤摘要】
局放超声检测系统及其自动补偿系统参数波动的方法


[0001]本专利技术涉及局放超声检测技术，尤其是涉及一种局放超声检测系统及其自动补偿系统参数波动的方法。

技术介绍

[0002]电力设备内部的局部放电伴随有超声波的形成，因此，通过超声波的探测可以实现局部放电的检测和定位。强度解调型EFPI(Extrinsic Fabry
‑
Perot Interferometric)超声传感器不受环境噪声干扰、绝缘性能优良、能长久稳定工作、尺寸较小，解调响应速度满足检测百kHz高频超声信号的需求，因此，非常适合作为内置式局部放电检测装置。目前，常见的强度解调型EFPI超声传感系统多采用图1所示的单通道结构，且以光源波长固定的窄带光源为入射光源，直接根据干涉光强解调出法珀腔长信息，进而反推超声信号。
[0003]但是，在现场运用过程中，由于应用环境复杂，法珀腔的初始腔长可能发生漂移，而上述系统缺乏初始腔长校准能力，初始腔长的漂移将直接导致检测准确度降低。此外光纤损耗、光源功率的波动都会导致透射出法珀腔的光强发生变化，进而影响解调信号与超声信号的映射关系，测量系统的准确性也随之降低。尽管部分测量装置进行了调整，采用宽带光源作为输入，并根据光纤法珀传感器相位解调方法，直接根据反射光光谱求出法珀腔腔长，进而对初始腔长进行校准，但在实际操作中，光谱仪的光谱分辨率、光谱噪声和光源种类都会对获取相邻波峰或者波谷位置的准确性产生影响，求出来的腔长误差较大。
[0004]因此如何能够更精确地对初始腔长进行校正，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种局放超声检测系统及其自动补偿系统参数波动的方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种局放超声检测系统，所述的局放超声检测系统为强度解调型EFPI超声检测系统，并具有自动补偿初始腔长波动和自动补偿光源功率波动，所述局放超声检测系统包括宽带光源、光纤环形器、EFPI超声传感探头、分光器、窄带滤波器、光电探测器、数据采集模块、光谱仪以及PC处理终端，所述光纤环形器分别与宽带光源、EFPI超声传感探头、分光器连接，所述分光器与窄带滤波器连接，所述窄带滤波器分别与光电探测器和光谱仪连接，所述数据采集模块、光谱仪分别与PC处理终端连接。
[0008]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于所述局放超声检测系统的自动补偿系统参数波动的方法，该方法包括以下步骤：
[0009]步骤A：获得反射光光谱实测结果；
[0010]步骤B：基于互相关理论进行光谱比较；
[0011]步骤C：选择输出通道；
[0012]步骤D：获取电信号；
[0013]步骤E：补偿信号计算。
[0014]作为优选的技术方案，所述的步骤A：获得反射光光谱实测具体为：通过分光器将EFPI超声传感探头传送的光信号进行处理，把未经过处理的通道接入光谱仪，实测得到宽带的反射光光谱。
[0015]作为优选的技术方案，所述的光信号进行处理具体为：
[0016]所述分光器采用1
×
N分光器，该1
×
N分光器具有不少于2个的输出通道，除一个通道外，其他通道分别接入具有不同中心波长的窄带滤波器，把光信号通过不同的通道进行处理。
[0017]作为优选的技术方案，所述的步骤B：基于互相关理论进行光谱比较具体为：
[0018]把实测的反射光光谱与不同腔长对应的理论光谱开展相似性比较。
[0019]作为优选的技术方案，所述的相似性比较具体为：将实测的反射光光谱输入PC处理终端，通过自动分析程序与线性范围内不同腔长对应的理论光谱开展基于互相关理论的比较。
[0020]作为优选的技术方案，所述的相似性比较的具体计算公式如下：
[0021][0022]其中i＝0,1,2,3,4
……
，R
i
为实测光谱与腔长L
i
对应的理论光谱的互相关系数，I
i
(λ)为腔长L
i
对应的理论光谱。
[0023]作为优选的技术方案，所述的步骤C：选择输出通道具体为：
[0024]确定最大互相关系数对应的腔长L
j
，选取与腔长L
j
对应的理论光谱相匹配的、经窄带滤波器滤波后具有中心波长λ
j
的通道j作为超声检测系统的信号输出通道。
[0025]作为优选的技术方案，所述的步骤D：获取电信号具体为：将通道0与选择的通道j接入光电探测器，测量信号经由数据采集模块输入PC处理终端，获得两个通道的反射光光强。
[0026]作为优选的技术方案，所述的步骤E：补偿信号计算具体为：
[0027]通过自动分析程序求取反射光光强的比值：
[0028][0029]式中：V为转换后的输出电压值，i
j
、i0为通道j、通道0测得的光强，α
j
、α0为通道j、通道0的比例系数。
[0030]作为优选的技术方案，所述的局放超声检测系统为强度解调型EFPI超声检测系统，并具有自动补偿初始腔长波动和自动补偿光源功率波动。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]1、本专利技术强度解调型EFPI超声检测系统可实现百kHz高频超声信号的探测与解调(波长解调型仅能达到数十kHz)，与局部放电产生的超声信号频带相匹配，具备电力设备中局部放电超声信号探测的能力。
[0033]2、本专利技术采用基于互相关的波长选择法对初始腔长进行补偿，与常规的相位解调方法相比，该方法受光谱仪的光谱分辨率、光谱噪声和光源种类的影响较小，求得的初始腔长误差更小，从而超声波信号的测量准确率更高。
[0034]3、本专利技术采用基于光强比值的光源功率波动补偿方法，使得系统输出信号不受光源功率、光纤传输损耗的影响，比例系数受光电器件波动的影响也大大降低，从而超声波信号的测量准确率更高，传感器误报警的概率大大降低。
附图说明
[0035]图1为单通道结构的示意图；
[0036]图2为本专利技术强度解调型EFPI超声检测系统的示意图；
[0037]图3本专利技术的初始腔长补偿结果示例的示意图，其中(a)为初始腔长偏移至120.14μm，(b)为初始腔长偏移至120.18μm，(c)为初始腔长偏移至120.46μm；
[0038]图4本专利技术的光源波动补偿结果示例的示意图(a)为光源功率在1mW附近波动，(b)为光源功率在2mW附近波动，(c)为光源功率在3mW附近波动；
[0039]图5为本专利技术的超声信号测量实例的示意图，(a)为时域波形，(b)为频谱分析。
具体实施方式
[0040]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种局放超声检测系统，其特征在于，所述的局放超声检测系统为强度解调型EFPI超声检测系统，并具有自动补偿初始腔长波动和自动补偿光源功率波动，所述局放超声检测系统包括宽带光源(1)、光纤环形器(2)、EFPI超声传感探头(3)、分光器(4)、窄带滤波器(5)、光电探测器(6)、数据采集模块(7)、光谱仪(8)以及PC处理终端(9)，所述光纤环形器(2)分别与宽带光源(1)、EFPI超声传感探头(3)、分光器(4)连接，所述分光器(4)与窄带滤波器(5)连接，所述窄带滤波器(5)分别与光电探测器(6)和光谱仪(8)连接，所述数据采集模块(7)、光谱仪(8)分别与PC处理终端(9)连接。2.一种用于权利要求1所述局放超声检测系统的自动补偿系统参数波动的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤A：获得反射光光谱实测结果；步骤B：基于互相关理论进行光谱比较；步骤C：选择输出通道；步骤D：获取电信号；步骤E：补偿信号计算。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤A：获得反射光光谱实测具体为：通过分光器(4)将EFPI超声传感探头(3)传送的光信号进行处理，把未经过处理的通道接入光谱仪(8)，实测得到宽带的反射光光谱。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的光信号进行处理具体为：所述分光器(4)采用1
×
N分光器，该1
×
N分光器具有不少于2个的输出通道，除一个通道外，其他通道分别接入具有不同中心波长的窄带滤波器(5)，把光信号通过不同的通道进行处理。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤B：基于互...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪鹤立，司文荣，傅晨钊，虞益挺，
申请(专利权)人：华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：