室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统及方法，其系统包括计算机、超声波收发装置、XY轴扫描装置、换能器和柔性耦合装置。本发明专利技术利用双轴扫描装置搭载超声收发装置实现室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷数据的采集，保证了采集的数据的精度，即重构的精度更高，且采用的可视化三维缺陷重构技术将实现室温硫化硅橡胶涂层缺陷多维度的评估与诊断，相较于目前人工直接观察和切片等对室温硫化硅橡胶涂层状态的评估，更加准确且不造成任何破坏。成任何破坏。成任何破坏。

【技术实现步骤摘要】
室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统及方法


[0001]本专利技术属于无损检测
，具体涉及一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统及方法。

技术介绍

[0002]室温硫化硅橡胶作为一种现场绝缘化产品，能够对于裸露在外界自然环境中的电气设备进行裹附以提供绝缘保障的可靠性。但是由于存在以下主要的几个问题：一、生产室温硫化硅橡胶涂层的厂家众多，产品质量参差不齐；二、人工现场喷涂，专业性及操作规范性无法保证；三、在维护时判断涂层缺陷的标准不明确等。当涂层存在气泡、裂纹及脱粘缺陷时改变避雷器沿面的电场分布，严重时可能引起设备运行过程中绝缘配合失效，给变电站内设备安全运行带来潜在风险。
[0003]现有技术中能较精确测量室温硫化硅橡胶涂层缺陷的方法为金相法，即必须从已喷涂室温硫化硅橡胶涂层的输变电设备上切片，再进一步检测通过人工对室温硫化硅橡胶涂层状态进行评估。此方法的缺点是不能随意抽样验收，而且工作繁琐，造成设备和绝缘材料破坏，且人工评估的方式也容易发生误判和漏检。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统及方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统包括计算机、超声波收发装置、XY轴扫描装置、换能器和柔性耦合装置；
[0006]计算机分别与超声波收发装置和XY轴扫描装置通信连接；超声波收发装置和XY轴扫描装置均与换能器通信连接；换能器设置于柔性耦合装置上。<br/>[0007]进一步地，柔性耦合装置包括绝缘外壳、检测导线、耦合剂、进水截止阀、出水截止阀、探头、柔性硅橡胶膜和室温硫化硅橡胶涂层；
[0008]探头的下端嵌设于绝缘外壳；检测导线的一端设置在探头上；耦合剂设置在绝缘外壳内；进水截止阀和出水截止阀分别设置在绝缘外壳顶部的两端；柔性硅橡胶膜设置在绝缘外壳的底部；绝缘外壳设置在室温硫化硅橡胶涂层上。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用双轴扫描装置搭载超声收发装置实现室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷数据的采集，保证了采集的数据的精度，即重构的精度更高，且采用的可视化三维缺陷重构技术将实现室温硫化硅橡胶涂层缺陷多维度的评估与诊断，相较于目前人工直接观察和切片等对室温硫化硅橡胶涂层状态的评估，更加准确且不造成任何破坏。
[0010]基于以上系统，本专利技术还提出一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构方法，包括以下步骤：
[0011]S1：利用超声波收发装置获取检测区域的超声检测信号；
[0012]S2：对超声检测信号进行分析，得到缺陷数据；
[0013]S3：利用XY轴扫描装置驱动超声波收发装置扫描检测区域，将缺陷数据转化为三维缺陷图像；
[0014]S4：对三维缺陷图像进行重构。
[0015]进一步地，步骤S2中，对超声检测信号进行分析的具体方法为：对超声检测信号依次进行功率谱分析和归一化处理，得到缺陷数据。
[0016]进一步地，步骤S2中，进行功率谱分析的计算公式为：
[0017][0018][0019]其中，E表示超声检测信号的总能量，表示经j层小波包分解后第n个频带的能量，表示经j层小波包分解后第n个频带的信号。
[0020]进一步地，步骤S3中，将缺陷数据转化为三维缺陷图像的具体方法为：利用XY轴扫描装置驱动超声波收发装置扫描检测区域，得到X轴方向的数据矩阵和Y轴方向的数据矩阵，并根据X轴方向的数据矩阵和Y轴方向的数据矩阵生成超声信息。
[0021]进一步地，步骤S3中，X轴方向的数据矩阵A的表达式为A＝[x1,x2,...x
m
]，Y轴方向的数据矩阵B的表达式为B＝[y1,y2,...y
n
]，超声信息的表达式为u(x
m
,y
n
,A
i
)，其中，x1,x2,...x
m
表示X轴方向扫描步数对应检测X轴方向位置信息，y1,y2,...y
n
表示Y轴方向的扫描步数对应检测Y轴方向位置信息，A
i
表示超声检测信号的最大幅值。
[0022]进一步地，步骤S4中，对三维缺陷图像进行重构的具体方法为：将超声信息中超声检测信号的最大幅值作为三维重构的RGB三原色，对X轴方向的数据矩阵和Y轴方向的数据矩阵进行S型重建，得到位置信息矩阵，并根据位置信息矩阵进行重构。
[0023]进一步地，步骤S3中，位置信息矩阵P的表达式为：
[0024][0025]其中，x1,x2,...x
(n
‑
1)m+1
表示X轴方向扫描步数对应检测X轴方向位置信息，y1,y2,...y
n
表示Y轴方向的扫描步数对应检测Y轴方向位置信息。
[0026]本专利技术的有益效果是：本专利技术将实现缺陷多维度的评估与诊断，提升了设备外绝缘水平评估的准确性和检修的及时性，为状态检修工作提供了一种新的技术方法。
附图说明
[0027]图1为室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统的结构图；
[0028]图2为柔性耦合装置的结构图；
[0029]图3为室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构方法的流程图；
[0030]图4为室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌检测扫描路径与成像原理示意图；
[0031]图中，1、计算机；2、超声波收发装置；3、XY轴扫描装置；4、换能器；5、柔性耦合装置；5
‑
1、绝缘外壳；5
‑
2、检测导线；5
‑
3、耦合剂；5
‑
4、进水截止阀；5
‑
5、出水截止阀；5
‑
6、探头；5
‑
7、柔性硅橡胶膜；5
‑
8、室温硫化硅橡胶涂层。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。
[0033]如图1所示，本专利技术提供了一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统，包括计算机1、超声波收发装置2、XY轴扫描装置3、换能器4和柔性耦合装置5；
[0034]计算机1分别与超声波收发装置2和XY轴扫描装置3通信连接；超声波收发装置2和XY轴扫描装置3均与换能器4通信连接；换能器4设置于柔性耦合装置5上。
[0035]固定换能器于XY轴滚珠丝杆定位装置上调节好探头与试样的位置使之能在柔性耦合装置能匀速滑动并不损伤试样表面，通过调节定位装置合适的扫描步长。超声波收发模块产生特定频率及脉冲宽度的超声波作用于被测物体并接收反射回波。
[0036]超声波收发装置选用的是超声波脉冲发射器HS
‑
600，超声波探头选用奥林巴斯的DHC785双晶探头，频率为10MHz，此探头在同一个外壳中装有由隔音屏障分开的两个晶片，一个晶片发射纵波，另一个晶片作为接收器接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统，其特征在于，包括计算机(1)、超声波收发装置(2)、XY轴扫描装置(3)、换能器(4)和柔性耦合装置(5)；所述计算机(1)分别与超声波收发装置(2)和XY轴扫描装置(3)通信连接；所述超声波收发装置(2)和XY轴扫描装置(3)均与换能器(4)通信连接；所述换能器(4)设置于柔性耦合装置(5)上。2.根据权利要求1所述的室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构系统，其特征在于，所述柔性耦合装置(5)包括绝缘外壳(5
‑
1)、检测导线(5
‑
2)、耦合剂(5
‑
3)、进水截止阀(5
‑
4)、出水截止阀(5
‑
5)、探头(5
‑
6)、柔性硅橡胶膜(5
‑
7)和室温硫化硅橡胶涂层(5
‑
8)；所述探头(5
‑
6)的下端嵌设于绝缘外壳(5
‑
1)；所述检测导线(5
‑
2)的一端设置在探头(5
‑
6)上；所述耦合剂(5
‑
3)设置在绝缘外壳(5
‑
1)内；所述进水截止阀(5
‑
4)和出水截止阀(5
‑
5)分别设置在绝缘外壳(5
‑
1)顶部的两端；所述柔性硅橡胶膜(5
‑
7)设置在绝缘外壳(5
‑
1)的底部；所述绝缘外壳(5
‑
1)设置在室温硫化硅橡胶涂层(5
‑
8)上。3.一种室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用超声波收发装置获取检测区域的超声检测信号；S2：对超声检测信号进行分析，得到缺陷数据；S3：利用XY轴扫描装置驱动超声波收发装置扫描检测区域，将缺陷数据转化为三维缺陷图像；S4：对三维缺陷图像进行重构。4.根据权利要求3所述的室温硫化硅橡胶涂层内部缺陷形貌三维重构方法，其特征在于，所述步骤S2中，对超声检测信号进行分析的具体方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昊，赵宣翔，赵思瑞，王欣宇，冉启睿，段忆盟，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：