一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方与系统，涉及材料检测技术领域，主要包括步骤：通过超声收发仪获取绝缘层初始状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速；获取热老化处理过程中不同时间点处绝缘层电气性能的分步曲线，以及对应超声声速的变化曲线；通过MATLAB对分步曲线和变化曲线进行拟合，并获取拟合结果；获取目标绝缘层在耦合剂传导下的超声声速，并根据拟合结果获取当前状态下的电气性能。本发明专利技术通过对热处理过程中的超声声速变化曲线和电气性能分步曲线进行拟合，利用拟合后的关系式获取电气性能参数，在无损情况下获取目标绝缘层的热老化程度。在无损情况下获取目标绝缘层的热老化程度。在无损情况下获取目标绝缘层的热老化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方与系统


[0001]本专利技术涉及材料检测
，具体涉及一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方与系统。

技术介绍

[0002]为满足电力电缆领域的部件性能要求，需要制备高弹性的柔软材料，这促进了硅橡胶等绝缘柔性材料的应用推广。考虑到设备寿命与可靠性受到材料热力学特性的直接影响，其中，正常使用条件下的电缆温度可以达到90℃的最高值，然而在过载状态或发生短路时，温度会快速升高到250℃。当电缆接头长期处于高温环境中时，硅橡胶层会发生持续老化，最终产生无法恢复的损伤，导致绝缘性能的明显下降。为提升高压电缆接头运行维护水平，需对电缆接头硅橡胶绝缘层热老化程度开展综合评估。现有技术中，针对绝缘材料开展的热老化特性评价基本都是通过电气性能测试的方式来实现，包括介电测试、局放测试等。但考虑到以上测试模式都需要设置高压或冲击电压，容易引起试样发生不可逆破坏的结果。

技术实现思路

[0003]为了在不对试样造成不可逆破坏的情况下实现热老化性能测试，本专利技术提出了一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，包括步骤：
[0004]S1：通过超声收发仪在耦合剂传导下发射并接收绝缘层初始状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；
[0005]S2：根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速；
[0006]S3：通过预设温度对绝缘层进行热老化处理；
[0007]S4：获取热老化处理过程中不同时间点处绝缘层电气性能的分步曲线，以及对应超声声速的变化曲线；
[0008]S5：通过MATLAB对分步曲线和变化曲线进行拟合，并获取拟合结果；
[0009]S6：获取目标绝缘层在耦合剂传导下的超声声速，并根据拟合结果获取当前状态下的电气性能。
[0010]进一步地，所述S1步骤中，采用去离子水作为耦合剂进行水浸法下的脉冲波传导。
[0011]进一步地，所述S2步骤中，超声声速通过如下公式获取：
[0012][0013]式中，v为超声声速，d为绝缘层厚度，t
B
为底面脉冲波的接收时间，t
T
为表面脉冲波的接收时间。
[0014]进一步地，所述S4步骤中，电气性能的分步曲线包括相对介电常数分步曲线和电气强度的威布尔分步曲线。
[0015]进一步地，所述S5步骤中，拟合结果表示为如下公式：
[0016]v＝A*εr+B*E
[0017]式中，v为超声声速的变化曲线，A为MATLAB拟合后的第一拟合系数，εr为相对介电常数分步曲线，B为MATLAB拟合后的第一拟合系数，E为电气强度的威布尔分步曲线。
[0018]本专利技术还提出了一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试系统，包括：
[0019]超声收发仪，用于在耦合剂传导下发射并接收绝缘层各状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；
[0020]数据处理模块，用于根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速以及热老化处理过程中超声声速的变化曲线，并根据电气性能参数获取热老化处理过程中电气性能的分步曲线；
[0021]热老化处理模块，用于通过预设温度对绝缘层进行热老化处理；
[0022]电气参数获取模块，用于获取热老化处理过程中不同时间点处绝缘层电气性能参数；
[0023]曲线拟合模块，用于通过MATLAB对分步曲线和变化曲线进行拟合，并获取拟合结果；
[0024]性能测试模块，用于根据目标绝缘层在耦合剂传导下的超声声速，通过拟合结果获取当前状态下的电气性能。
[0025]进一步地，所述超声收发仪采用去离子水作为耦合剂进行水浸法下的脉冲波传导。
[0026]进一步地，所述数据处理模块中，超声声速通过如下公式获取：
[0027][0028]式中，v为超声声速，d为绝缘层厚度，t
B
为底面脉冲波的接收时间，t
T
为表面脉冲波的接收时间。
[0029]进一步地，所述电气性能的分步曲线包括相对介电常数分步曲线和电气强度的威布尔分步曲线。
[0030]进一步地，所述曲线拟合模块中，拟合结果表示为如下公式：
[0031]v＝A*εr+B*E
[0032]式中，v为超声声速的变化曲线，A为MATLAB拟合后的第一拟合系数，εr为相对介电常数分步曲线，B为MATLAB拟合后的第一拟合系数，E为电气强度的威布尔分步曲线。
[0033]相较于现有技术，本专利技术至少含有以下有益效果：
[0034](1)本专利技术所述的一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法与系统，通过对热处理过程中的超声声速变化曲线和电气性能分步曲线进行拟合，从而可以利用拟合后的关系式将超声声速与电气性能的关联性获取电气性能参数，从而在无损情况下获取目标绝缘层的热老化程度；
[0035](2)采用离子水作为耦合剂进行水浸法下的超声传播，避免数据采集过程中由于柔性材质接触面夹角改变导致的数据采集偏差。
附图说明
[0036]图1为一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法的步骤图；
[0037]图2为一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试系统的结构图；
具体实施方式
[0038]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0039]实施例一
[0040]现阶段，通常利用拉伸或电气性能测试的方法来评价部件的绝缘老化程度并预测寿命，但这些测试方法容易对被测物造成破坏的问题。而超声检测属于一类无损检测技术，当受测试材料受到超声波作用将会反馈特定的超声信号，能够满足对材料进行组织结构与力学特性的表征要求。为了将超声检测技术合理应用到绝缘物热老化性能测试上，如图1所示，本专利技术提出了一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，主要包括步骤：
[0041]S1：通过超声收发仪在耦合剂传导下发射并接收绝缘层初始状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；
[0042]S2：根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速；
[0043]S3：通过预设温度对绝缘层进行热老化处理；
[0044]S4：获取热老化处理过程中不同时间点处绝缘层电气性能的分步曲线，以及对应超声声速的变化曲线；
[0045]S5：通过MATLAB对分步曲线和变化曲线进行拟合，并获取拟合结果；
[0046]S6：获取目标绝缘层在耦合剂传导下的超声声速，并根据拟合结果获取当前状态下的电气性能。
[0047]此处之所以通过耦合剂对超声声波进行传导，是考虑到空气传播距离的增加会引起超声强度的明显衰减，因此人们常通过耦合剂作为传播介质进行声波传导，常用的耦合剂包括黄油、硅脂、水、凡士林等。而进一步考虑到硅橡胶这一类的柔性绝缘材料，无法对接触压力进行有效的控制，从而导致超声收发仪的探头和试样表面之间的夹角以及耦合剂的厚度都会发生改变，从而影响同状态检测结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，其特征在于，包括步骤：S1：通过超声收发仪在耦合剂传导下发射并接收绝缘层初始状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；S2：根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速；S3：通过预设温度对绝缘层进行热老化处理；S4：获取热老化处理过程中不同时间点处绝缘层电气性能的分步曲线，以及对应超声声速的变化曲线；S5：通过MATLAB对分步曲线和变化曲线进行拟合，并获取拟合结果；S6：获取目标绝缘层在耦合剂传导下的超声声速，并根据拟合结果获取当前状态下的电气性能。2.如权利要求1所述的一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，其特征在于，所述S1步骤中，采用去离子水作为耦合剂进行水浸法下的脉冲波传导。3.如权利要求1所述的一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，其特征在于，所述S2步骤中，超声声速通过如下公式获取：式中，v为超声声速，d为绝缘层厚度，t
B
为底面脉冲波的接收时间，t
T
为表面脉冲波的接收时间。4.如权利要求1所述的一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，其特征在于，所述S4步骤中，电气性能的分步曲线包括相对介电常数分步曲线和电气强度的威布尔分步曲线。5.如权利要求4所述的一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，其特征在于，所述S5步骤中，拟合结果表示为如下公式：v＝A*εr+B*E式中，v为超声声速的变化曲线，A为MATLAB拟合后的第一拟合系数，εr为相对介电常数分步曲线，B为MATLAB拟合后的第一拟合系数，E为电气强度的威布尔分步曲线。6.一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试系统，其特征在于，包括：超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑隽杰，周峰，阮浩洁，应笑冬，何启晨，林科振，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，
类型：发明
国别省市：