【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测，具体涉及一种基于应力波的电缆监测预警系统及方法。
技术介绍
1、电缆是一种用于传输电能、通信和其他能量的导线。它通常由一个或多个绝缘导体组成，这些导体可以是铜、铝、钢或其他金属材料，也可以是聚合物、橡胶等其他非金属材料。导体之间以及导体与绝缘层之间通常使用绝缘材料隔开，以防止电流外泄或触电危险。电缆可以分为电力电缆和通讯电缆两大类。电力电缆主要用于输送高电压电能，如家用电缆、工业生产线上的动力电缆等；通讯电缆则用于传输各种信息，如电话线、计算机网络连接线、电视电缆等。在实际应用中，电缆的设计需要考虑许多因素，例如使用环境、负载要求、安全性、成本效益等等。因此，不同的电缆类型和应用场景都有其特定的设计和规范要求。
2、应力波检测是一种无损检测方法，主要应用于金属和非金属材料中应力的检测与分析。这种方法通常用于结构安全评估、故障诊断以及产品质量控制等领域。应力波检测的主要原理是通过在被检测物体表面上激发一系列应力波，然后分析这些应力波的反弹或者散射情况，从而确定物体内部的应力分布情况和状态。应力波检测具有非接触式、非破坏性、高灵敏度等特点，因此在许多领域都得到了广泛的应用。例如，在金属焊接中，应力波检测可以用于检测焊缝的质量；在汽车零部件生产中，应力波检测可以用于检查发动机缸盖的密封性能；在土木工程领域，应力波检测可以用于检测混凝土结构的裂纹和裂隙。总之，应力波检测是一种非常有价值的无损检测技术，可以为各种领域提供快速、准确的应力分析服务。
3、在电缆的时间检测过程中，多是采用人工肉眼检测
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于应力波的电缆监测预警系统，用于对电缆进行检测并进行实时评价，所述的基于应力波的电缆监测预警系统包括：
2、脉冲信号发射模块，用于对待检测的电缆发射脉冲信号，并记录所述脉冲信号的发射振幅a’和发射的时间t’。所述的脉冲信号发射模块可以通过发射机械震动、激光脉冲或者超声波脉冲，其中超声波脉冲选择为宜，具体可以包括压电驱动器和换能器，所述的压电驱动器用于触发脉冲，然后由换能器转换成应力波信号并入射到电缆内进行检测。所述的脉冲信号发射模块还可以发射激光脉冲检测信号，通过激光脉冲检测信号可以实现无接触且快速连续的检测，具体情况在此不做赘述。所述的脉冲信号可以是固定频率信号，所述的固定频率信号需要针对不同的检测对象，一般采用低频率的超声波信号。
3、脉冲信号接收模块，用于接收检测的脉冲信号。所述的脉冲信号发射模块和脉冲信号接收模块可以设置为一对，并布置在电缆的两侧，当然为了提高检测精度和效率，当然脉冲信号发射模块和脉冲信号接收模块可以设置多组，当设置多组时，可以均布在电缆周围，其具体的安装形式可以根据检测的数据精密等级进行设定。当脉冲信号进入到电缆中，由于会在电缆中进行传导，脉冲信号在传导到脉冲信号接收模块时被脉冲信号接收模块所感应到。各个绝缘层之间，绝缘层和导线间之间出现分界层，各个分界层都会对应力波存在阻碍作用，同时存在的缺陷同样会对应力波具有阻碍作用。所述的电缆内部缺陷主要包括杂质、老化、疙瘩、塑料层正负超差、气孔、气泡、气眼、粗细不均和竹节形均会在应力波检测过程中有所体现，从而可以在应力波检测中有所表现。在电缆的运输、包装、安装和使用的过程中也会使电缆弯折、老化、断层等，同样还造成缺陷。所以我们可以通过应力波的检测进行表征和评价。
4、信号过滤模块，用于对接收的脉冲信号进行过滤，获得检测接收信号，并对检测接收信号进行分析获得接收振幅a和接收时间t。在电缆进行检测的过程中由于电缆的形状为圆柱状，且电缆由各个绝缘层、填充、半导体屏蔽、包带、护套、钢带、导线等各个结构，各个结构均会对应力波的透射、反射、吸收等进行衰减。由于电缆的各个材质的透射率均较高，可以达到98％以上，所以给我们进行检测提供了可能。可以将应力波在各个层截面之间的反射和材质之间的吸收排除掉。因为始终会存在一些反射、吸收等因素的干扰，所以需要将这些干扰信号过滤掉。
5、计算分析模块，通过发射的时间t’和接收的时间t计算获得实际间隔时间δt，所述的实际间隔时间δt＝t-t’，接收标准时间差δt是理论接收时间差，实际间隔时间δt是实际通过检测和计算获得时间，可以通过两个时间点轻松获得，计算获得时间偏差值β，然后判断时间偏差值β是否小于一个标准偏差值β标，如果是，则判定为合格，如果否，则判定为不合格，并发送预警信号。由于电缆中存在着各种缺陷，缺陷的多少和大小都会对应力波的波速造成影响，当缺陷多或者缺陷严重时，就会在时间偏差值的大小上有所体现，通过判定时间偏差值，可以快速的对电缆质量进行判定。在检测的过程中，可以通过电缆轴向进行移动并实时检测，以此可以对电缆连续检测，检测能力强且效率高，且评价精确。所述的标准偏差值β标可以根据电缆的质量标准进行评定，质量标准严格则标准偏差值β标可越小，一般为0.01-0.1，当然并不排除其他的数值设置，其他情况具体在此不做赘述。通过所述发射振幅a’计算获得理论振幅a”，然后将理论振幅a”减去接收振幅a获得缺陷振幅a”’，然后通过缺陷振幅a”’查找一个预先设置的缺陷振幅-缺陷类型信息表，从而获得缺陷类型，通过间隔时间可以判定出来缺陷的大小，通过缺陷振幅的大小、形状、极值等特征可以获得缺陷的类型，从而便于人为分析和应对。通过对缺陷振幅进行分析，可以快速获得缺陷类型，在一般的电缆检测过程中，缺陷的数量和类型都较少，相互干扰性很小，各个类型的缺陷振幅表现的也比较明显，所以很容易进行区分，从而可以快速进行分析，分析效率高。所述的预先设置的缺陷振幅-缺陷类型信息表可以通过对各种类型已知缺陷进行检测获得，具体在此不做赘述。
6、优选的：所述的信号过滤模块对脉冲信号进行过滤可以包括：时间过滤模式、频率过滤模式和/或振幅模式单独或者综合使用进行过滤。
7、优选的：所述的时间过滤模式包括：获得脉冲信号接收前的干扰信号，并对干扰信号进行分析，获得干扰信号周期t’，获得接收标准时间差δt，然后计算获得脉冲信号接收标准时间为t”，以接收标准时间为t”为周期节点，并获得周期节点之前一个周期的干扰信号。然后以接收标准时间为t”为起始点，以预计结束时间t”’为终点停止对脉冲信号接收，从而获得脉冲信号段。所述的脉冲信号段是以t”为起始点，以t”’为起终点接收的脉冲信号，脉冲信号发射模块发送脉冲信号开始时间为t’，结束的时间为t’+t，脉冲信号发射时间段的时长为t，脉冲信号接收模块接收时间段为t+2δt’，这种接收时间段方式可以保证脉冲信号全部接收，避免信号丢失。计算获得干扰信号段，然后将接收的脉冲信号段减去干扰信号段然后构成检测接收信号。此方法获得检测接收信号可以排除掉干扰信号，避免了干扰信号对检测造成干扰，过滤能力强。
8、优选的：所述的接收标准时间t”＝t'+δt-δt'，其中δt为接收标准时间差，可以根据标准的同型号的电缆进行检测脉冲信号发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的基于应力波的电缆监测预警系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的信号过滤模块对脉冲信号进行过滤包括：时间过滤模式、频率过滤模式和/或振幅模式单独或者综合使用进行过滤。
3.根据权利要求2所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的时间过滤模式包括：获得脉冲信号接收前的干扰信号，并对干扰信号进行分析，获得干扰信号周期T’，计算获得接收标准时间差Δt，然后计算获得脉冲信号接收标准时间为t”，以接收标准时间为t”为周期节点，获得周期节点之前一个周期的干扰信号；以接收标准时间为t”为起始点，以预计结束时间t”’为终点停止对脉冲信号接收，获得脉冲信号段；计算获得干扰信号段，然后将接收的脉冲信号段减去干扰信号段然后构成检测接收信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的接收标准时间t”＝t'+Δt-Δt'，其中Δt为接收标准时间差，Δt’为偏差时间段。
5.根据权利要求4所述的一种基于应力
6.根据权利要求3所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，结束时间t”'＝t'+T+Δt+Δt'，其中T为脉冲信号发射时间段的时长，Δt为接收标准时间差，Δt’为偏差时间段。
7.根据权利要求4所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，偏差时间段具体的获得方法包括：获得从记录的数据中提取历史数据Δtj’，然后我们计算获得偏差时间段其中，J为实际偏差时间段总数，j＝1，2，┈，J；Δt0’为初始偏差时间段。
8.根据权利要求1所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的干扰信号段获得方法包括：以脉冲信号接收标准时间为t”为起点，然后获得t”-T’到t”时间段为周期干扰信号，其中T’为干扰信号的周期，然后计算获得n＝(T+2Δt’)/T’，然后以脉冲信号接收标准时间为t”为起点，将n个周期的干扰信号首尾连接构成干扰信号段。
9.根据权利要求3所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的时间偏差值
10.一种基于应力波的电缆监测预警方法，应用于权利要求1-9任一项所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的基于应力波的电缆监测预警方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的基于应力波的电缆监测预警系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的信号过滤模块对脉冲信号进行过滤包括：时间过滤模式、频率过滤模式和/或振幅模式单独或者综合使用进行过滤。
3.根据权利要求2所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的时间过滤模式包括：获得脉冲信号接收前的干扰信号，并对干扰信号进行分析，获得干扰信号周期t’，计算获得接收标准时间差δt，然后计算获得脉冲信号接收标准时间为t”，以接收标准时间为t”为周期节点，获得周期节点之前一个周期的干扰信号；以接收标准时间为t”为起始点，以预计结束时间t”’为终点停止对脉冲信号接收，获得脉冲信号段；计算获得干扰信号段，然后将接收的脉冲信号段减去干扰信号段然后构成检测接收信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，所述的接收标准时间t”＝t'+δt-δt'，其中δt为接收标准时间差，δt’为偏差时间段。
5.根据权利要求4所述的一种基于应力波的电缆监测预警系统，其特征在于，接收标准时间差其中i为电缆各个材料层的编号，i为各个材料的总数，i＝1，2，┈，i；li为编号i的材料层的标准厚度；ρ...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈狄龙，夏明明，丁益江，张斌，冯伟烽，来国海，
申请(专利权)人：杭州欣美成套电器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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