絕緣子樣品老化度檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種絕緣子樣品老化度檢測方法，解決了現(xiàn)有的絕緣子老化度磁共振檢測磁體的磁場均勻度不高的問題。包括選取12個體積相同的磁性材料相同的立方體形磁體子模塊（1）進行充磁，使每個立方體形磁體子模塊的充磁強度相同充磁方向相同；將12個立方體形磁體子模塊等弧度間隔地均布在同一圓周上的，在12個立方體形磁體子模塊均布的該同一圓周所在圓的圓心位置上設置檢測線圈（15），對檢測線圈中的信號進行檢測分析，對絕緣子樣品進行電磁激勵，產(chǎn)生的磁共振感應衰減信號經(jīng)前置放大器、混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器依次處理后；通過觀察和分析譜圖上每一根特征譜線的高度等參量，并與標準數(shù)據(jù)進行對照，實現(xiàn)對絕緣子老化度的判斷。
【專利說明】絕緣子樣品老化度檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測絕緣子樣品的弛豫特性的磁共振永磁體檢測方法，特別涉及一種用于檢測絕緣子樣品老化度的檢測方法。
【背景技術】
[0002]常規(guī)硅橡膠復合絕緣子的主要成分是聚二甲基硅氧烷，其分子以重復的硅氧鍵S1-O為主鏈，Si原子上直接連接有甲基、乙烯基等聚合物，圍繞S1-O主鏈緊密排列的非極性甲基基團向表面取向，屏蔽了 S1-O的強極性，使得硅橡膠表面呈現(xiàn)出較好的憎水性。受外界惡劣環(huán)境或電暈放電等的影響，絕緣子發(fā)生老化，使得與主鏈Si原子相連的部分基團脫落，所含氫原子IH的狀態(tài)發(fā)生改變，而磁共振技術根據(jù)IH的電磁特性，研究物質(zhì)中IH的物理和化學性質(zhì)及其所處的分子環(huán)境，并分析相關分子結構。采用磁共振方法對硅橡膠絕緣子IH狀態(tài)的變化進行分析，可以間接實現(xiàn)對樣品老化度的定性和定量表征。目前，復合絕緣子傘裙材料的在線檢測方法主要有紅外成像法和超聲波檢測法等。紅外成像法，此法用于導線、接頭、套管等發(fā)熱檢測及合成絕緣子局部異常發(fā)熱檢測，絕大多數(shù)由電場引起的絕緣材料損壞與溫度有關。局部放電泄漏電流流過絕緣物質(zhì)時的介電損耗或電阻損耗都可引起絕緣子局部溫度升高。通過觀察局部熱點發(fā)出的紅外線可發(fā)現(xiàn)某些缺陷。該法的缺點是儀器造價高、且溫度測量易受陽光、大風、潮氣、環(huán)境溫度及一些能引起絕緣子表面溫度急劇變化等因素的影響。超聲波檢測法，基于超聲波在從一種介質(zhì)進入到另一種介質(zhì)的傳播過程中會在兩介質(zhì)的交界面發(fā)生反射、折射和模式變換(縱、橫波轉(zhuǎn)換)的原理，通過接收超聲波發(fā)生器(稱為換能器)發(fā)出的脈沖超聲波在進入絕緣子介質(zhì)和穿出絕緣子介質(zhì)時的反射波來限定絕緣子的位置區(qū)間。當絕緣子出現(xiàn)“開裂”時，則在接收到反射波的時間軸上將出現(xiàn)該缺陷的反射波，由時間軸上該缺陷波的大小及位置即可判斷出缺陷在絕緣子中的具體情況。超聲波檢測操作簡單、安全可靠、抗干擾能力強，主要用于檢測絕緣子芯棒的裂紋。但其存在耦合、衰減及超聲換能器性能等問題。另外，實測時高壓端金具常發(fā)生電暈，產(chǎn)生的背景噪音會淹沒絕緣子缺陷所發(fā)出的聲波，不適合現(xiàn)場檢測，比較適用于企業(yè)生產(chǎn)在線檢測以及實驗室檢定等。公知的絕緣子老化度磁共振檢測探頭是由小型永磁體和射頻線圈組成。將被測絕緣子樣品放置于永磁體磁場之中，樣品中的氫原子核發(fā)生磁性極化，射頻線圈在樣品區(qū)域產(chǎn)生一個與永磁體磁場方向垂直的射頻脈沖磁場，將樣品的靜態(tài)磁化強度矢量扳倒90度，撤去射頻脈沖磁場后在所述磁化強度矢量回歸原始狀態(tài)的過程中在射頻線圈的兩端產(chǎn)生感應電動勢，即磁共振信號，對該信號進行基于橫向弛豫時間(T2)的反演運算，得到T2譜，通過對譜線結構的分析可以確定被測絕緣子樣品的掛網(wǎng)年限。專利號201210248887.7的《一種用于復合絕緣子傘裙老化無損檢測的磁共振傳感器》介紹了基于兩塊相對放置的永磁體和平面線圈的絕緣子老化度磁共振檢測裝置，通過機械調(diào)節(jié)兩塊永磁體之間的距離可以適應不同厚度的絕緣子樣品。由于所述磁體為采用常規(guī)方法單體充磁而成，其在指定目標區(qū)域的磁場均勻性不高，會影響樣品磁化的均勻性，進而降低磁共振信號的檢測信噪比，增加絕緣子老化度的檢測時間，另外，采用間距可調(diào)節(jié)的磁體組合方式，雖然可以增加所述檢測裝置的適用性，但是會使中間磁場的磁通密度發(fā)生變化，進而磁共振頻率發(fā)生變化，就需要對射頻線圈的共振頻率進行重新調(diào)節(jié)，增加了裝置使用的復雜性。不論是在實驗室還是在變電站現(xiàn)場，一塊強磁場磁體的存在給周圍正常工作的電氣設備會帶來一定的安全隱患，特別是當對磁體進行移動時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種絕緣子樣品老化度檢測方法，解決了現(xiàn)有的絕緣子老化度磁共振檢測磁體的磁場均勻度不高，以及雜散磁場對周圍環(huán)境的影響的技術問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術方案解決以上技術問題的:
一種絕緣子樣品老化度檢測裝置，包括被檢測絕緣子樣品、檢測線圈和12個充磁方向及充磁強度均相同的立方體形磁體子模塊，12個體積相同的立方體形磁體子模塊是等弧度間隔地均布在同一圓周上的，若選取其中的一個立方體形磁體子模塊的充磁方向做為基準，在該同一圓周上，沿順時針方向依次布置的各立方體形磁體子模塊的充磁方向是沿順時針方向依次旋轉(zhuǎn)60度的，在12個立方體形磁體子模塊均布的該同一圓周所在圓的圓心位置上設置有檢測線圈，在檢測線圈的中心軸上設置有被檢測絕緣子樣品，檢測線圈的一端接地，檢測線圈的另一端與阻抗匹配電容的一端連接，在檢測線圈的兩端并聯(lián)有頻率調(diào)諧電容，阻抗匹配電容的另一端分別與長度為1/4波長無損耗線的一端和串聯(lián)二極管對管的一端連接，長度為1/4波長無損耗線的另一端分別與前置放大器的輸入端和并聯(lián)二極管對管的一端連接，并聯(lián)二極管對管的另一端接地，前置放大器的輸出端與門控開關的一端連接，門控開關的另一端與混頻器的第一輸入端連接，混頻器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與計算機的輸入端連接，計算機的輸出端與射頻信號源的輸入端連接，射頻信號源的輸出端分別與混頻器的第二輸入端和脈沖調(diào)制開關的輸入端連接，脈沖調(diào)制開關的輸出端與功率放大器的輸入端連接，功率放大器的輸出端與串聯(lián)二極管對管的另一端連接。
[0005]所述的被檢測絕緣子樣品為圓環(huán)體形狀，被檢測絕緣子樣品設置在檢測線圈的正上方。
[0006]一種絕緣子樣品老化度檢測方法，包括以下步驟:
第一步、選取12個體積相同的磁性材料相同的立方體形磁體子模塊進行充磁，使每個立方體形磁體子模塊的充磁強度相同，并充磁方向也相同；
第二步、將12個立方體形磁體子模塊等弧度間隔地均布在同一圓周上的，若選取其中的一個立方體形磁體子模塊的充磁方向做為基準，在該同一圓周上，沿順時針方向依次布置的各立方體形磁體子模塊的充磁方向沿順時針方向依次旋轉(zhuǎn)60度的；
第三步、在12個立方體形磁體子模塊均布的該同一圓周所在圓的圓心位置上設置檢測線圈，在檢測線圈的中心軸正上方設置被檢測絕緣子樣品；
第四步、將檢測線圈的一端接地，將檢測線圈的另一端與阻抗匹配電容的一端連接，在檢測線圈的兩端并聯(lián)頻率調(diào)諧電容，阻抗匹配電容的另一端分別與長度為1/4波長無損耗線的一端和串聯(lián)二極管對管的一端連接，長度為1/4波長無損耗線的另一端分別與前置放大器的輸入端和并聯(lián)二極管對管的一端連接，并聯(lián)二極管對管的另一端接地，前置放大器的輸出端與門控開關的一端連接，門控開關的另一端與混頻器的第一輸入端連接，混頻器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與計算機的輸入端連接，計算機的輸出端與射頻信號源的輸入端連接，射頻信號源的輸出端分別與混頻器的第二輸入端和脈沖調(diào)制開關的輸入端連接，脈沖調(diào)制開關的輸出端與功率放大器的輸入端連接，功率放大器的輸出端與串聯(lián)二極管對管的另一端連接；
第五步、在計算機的控制下，功率放大器輸出CPMG脈沖序列，對絕緣子樣品進行電磁激勵，產(chǎn)生的磁共振感應衰減信號經(jīng)前置放大器、混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器依次處理后，由計算機完成正交相敏檢波，得到磁共振信號的實部和虛部頻響分量，進一步對信號進行拉普拉斯變換，得到被測樣品的橫向弛豫時間分布譜。通過觀察和分析譜圖上每一根特征譜線的高度、位置和覆蓋面積等參量，并與標準數(shù)據(jù)進行對照，實現(xiàn)對絕緣子老化度的判斷。
[0007]本發(fā)明提供一種永磁體，該磁體不僅能夠檢測絕緣子的老化度，而且能提高樣品檢測目標區(qū)域的磁場均勻性，以及具有較低的雜散磁場，克服了現(xiàn)有絕緣子老化度磁共振檢測磁體的磁場均勻度不高，以及雜散磁場對周圍環(huán)境的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的測量電路結構示意圖；
圖3是本發(fā)明的12個立方體形磁體子模塊I在俯視方向上的磁場結構示意圖；
圖4是本發(fā)明的立方體形磁體子模塊I的充磁磁場的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]一種絕緣子樣品老化度檢測裝置，包括被檢測絕緣子樣品17、檢測線圈15和12個充磁方向及充磁強度均相同的立方體形磁體子模塊1，12個體積相同的立方體形磁體子模塊I是等弧度間隔地均布在同一圓周上的，若選取其中的一個立方體形磁體子模塊I的充磁方向X做為基準，在該同一圓周上，沿順時針方向依次布置的各立方體形磁體子模塊的充磁方向是沿順時針方向依次旋轉(zhuǎn)60度的,在12個立方體形磁體子模塊I均布的該同一圓周所在圓的圓心位置上設置有檢測線圈15，在檢測線圈15的中心軸上設置有被檢測絕緣子樣品17，檢測線圈15的一端接地，檢測線圈15的另一端與阻抗匹配電容16的一端連接，在檢測線圈15的兩端并聯(lián)有頻率調(diào)諧電容3，阻抗匹配電容16的另一端分別與長度為1/4波長無損耗線4的一端和串聯(lián)二極管對管7的一端連接，長度為1/4波長無損耗線4的另一端分別與前置放大器5的輸入端和并聯(lián)二極管對管6的一端連接，并聯(lián)二極管對管6的另一端接地，前置放大器5的輸出端與門控開關10的一端連接，門控開關10的另一端與混頻器11的第一輸入端連接，混頻器11的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的輸出端與計算機14的輸入端連接，計算機14的輸出端與射頻信號源13的輸入端連接，射頻信號源13的輸出端分別與混頻器11的第二輸入端和脈沖調(diào)制開關9的輸入端連接，脈沖調(diào)制開關9的輸出端與功率放大器8的輸入端連接，功率放大器8的輸出端與串聯(lián)二極管對管7的另一端連接。
[0010]所述的被檢測絕緣子樣品17為圓環(huán)體形狀，被檢測絕緣子樣品17設置在檢測線圈15的正上方。
[0011]一種絕緣子樣品老化度檢測方法，包括以下步驟: 第一步、選取12個體積相同的磁性材料相同的立方體形磁體子模塊I進行充磁，使每個立方體形磁體子模塊I的充磁強度相同，并充磁方向也相同；
第二步、將12個立方體形磁體子模塊I等弧度間隔地均布在同一圓周上的，若選取其中的一個立方體形磁體子模塊I的充磁方向X做為基準，在該同一圓周上，沿順時針方向依次布置的各立方體形磁體子模塊的充磁方向沿順時針方向依次旋轉(zhuǎn)60度的；
第三步、在12個立方體形磁體子模塊I均布的該同一圓周所在圓的圓心位置上設置檢測線圈15，在檢測線圈15的中心軸正上方設置被檢測絕緣子樣品17 ；
第四步、將檢測線圈15的一端接地，將檢測線圈15的另一端與阻抗匹配電容16的一端連接，在檢測線圈15的兩端并聯(lián)頻率調(diào)諧電容3，阻抗匹配電容16的另一端分別與長度為1/4波長無損耗線4的一端和串聯(lián)二極管對管7的一端連接，長度為1/4波長無損耗線4的另一端分別與前置放大器5的輸入端和并聯(lián)二極管對管6的一端連接，并聯(lián)二極管對管6的另一端接地，前置放大器5的輸出端與門控開關10的一端連接，門控開關10的另一端與混頻器11的第一輸入端連接，混頻器11的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的輸出端與計算機14的輸入端連接，計算機14的輸出端與射頻信號源13的輸入端連接，射頻信號源13的輸出端分別與混頻器11的第二輸入端和脈沖調(diào)制開關9的輸入端連接，脈沖調(diào)制開關9的輸出端與功率放大器8的輸入端連接，功率放大器8的輸出端與串聯(lián)二極管對管7的另一端連接；
第五步、在計算機的控制下，功率放大器輸出CPMG脈沖序列，對絕緣子樣品進行電磁激勵，產(chǎn)生的磁共振感應衰減信號經(jīng)前置放大器、混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器依次處理后，由計算機完成正交相敏檢波，得到磁共振信號的實部和虛部頻響分量，進一步對信號進行拉普拉斯變換，得到被測樣品的橫向弛豫時間分布譜；通過觀察和分析譜圖上每一根特征譜線的高度、位置和覆蓋面積等參量，并與標準數(shù)據(jù)進行對照，實現(xiàn)對絕緣子老化度的判斷。
[0012]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:選取12支均勻充磁的長度相同的立方體形永磁體，其充磁方向均與其長度方向軸線垂直，且充磁強度均相同，將每支永磁體相隔30度夾角沿一個半徑足夠大的圓周依次排列，并且每支永磁體的幾何中心在同一平面上，以及每支永磁體的剩磁磁場方向按照60度相位差依次旋轉(zhuǎn)取向，由于單個磁體磁場的相互疊加，就會在永磁體陣列內(nèi)部、其幾何中心平面附近產(chǎn)生垂直于陣列軸線方向的均勻磁場，而在陣列以外的區(qū)域，包括陣列的上方和下方，磁場強度幾乎為零，達到了絕緣子老化度磁共振檢測時對主磁場均勻性的要求，同時主磁體的周圍磁場幾乎為零。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，和其他絕緣子老化度磁共振檢測所用的磁體相比，陣列式磁體結構的磁場強度空間分布更加均勻，同時磁體外部的雜散磁場非常微弱，而且為了便于被測絕緣子的加載，可將立方體型磁體陣列分成兩部分并能夠?qū)崿F(xiàn)機械開合。
[0014]在圖1所示實施例中，磁體陣列由12個子模塊I沿一個圓周排列組成，以所述圓周的圓點為中心，每一個子模塊I中心與圓周圓點之間連線的夾角為30度，如果以最上方子模塊I的磁化強度矢量為基準，逆時針方向上每個子模塊I磁化強度矢量的方向依次旋轉(zhuǎn)60度。在圖2中，顯示了單個子模塊I的磁化強度矢量方向。
[0015]實際檢測時，先將平面檢測線圈15水平放入圓環(huán)型磁體，然后將被測絕緣子樣品17靠近檢測線圈并放在其上方位置，通過檢測電路運行一個自旋回波序列并傳遞給所示檢測線圈，對被測樣品17進行激發(fā)，過后產(chǎn)生的感應磁共振信號經(jīng)檢測線圈15、1/4波長線4傳輸給檢測電路的前置放大器部分5，依次進行后續(xù)的信號處理，最終在計算機14上處理相關數(shù)據(jù)并顯示測量結果。
[0016]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些改動和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權利要求】
1.一種絕緣子樣品老化度檢測方法，包括以下步驟: 第一步、選取12個體積相同的磁性材料相同的立方體形磁體子模塊(I)進行充磁，使每個立方體形磁體子模塊(I)的充磁強度相同，并充磁方向也相同； 第二步、將12個立方體形磁體子模塊(I)等弧度間隔地均布在同一圓周上的，若選取其中的一個立方體形磁體子模塊(I)的充磁方向(X)做為基準，在該同一圓周上，沿順時針方向依次布置的各立方體形磁體子模塊的充磁方向沿順時針方向依次旋轉(zhuǎn)60度的； 第三步、在12個立方體形磁體子模塊(I)均布的該同一圓周所在圓的圓心位置上設置檢測線圈(15)，在檢測線圈(15)的中心軸正上方設置被檢測絕緣子樣品(17)； 第四步、將檢測線圈(15)的一端接地，將檢測線圈(15)的另一端與阻抗匹配電容(16)的一端連接，在檢測線圈(15)的兩端并聯(lián)頻率調(diào)諧電容(3)，阻抗匹配電容(16)的另一端分別與長度為1/4波長無損耗線(4)的一端和串聯(lián)二極管對管(7)的一端連接，長度為1/4波長無損耗線(4)的另一端分別與前置放大器(5)的輸入端和并聯(lián)二極管對管(6)的一端連接，并聯(lián)二極管對管(6)的另一端接地，前置放大器(5)的輸出端與門控開關(10)的一端連接，門控開關(10)的另一端與混頻器(11)的第一輸入端連接，混頻器(11)的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(12)的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(12)的輸出端與計算機(14)的輸入端連接，計算機(14)的輸出端與射頻信號源(13)的輸入端連接，射頻信號源(13)的輸出端分別與混頻器(11)的第二輸入端和脈沖調(diào)制開關(9)的輸入端連接，脈沖調(diào)制開關(9)的輸出端與功率放大器(8)的輸入端連接，功率放大器(8)的輸出端與串聯(lián)二極管對管(7)的另一端連接; 第五步、在計算機的控制下，功率放大器輸出CPMG脈沖序列，對絕緣子樣品進行電磁激勵，產(chǎn)生的磁共振感應衰減信號經(jīng)前置放大器、混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器依次處理后，由計算機完成正交相敏檢波，得到磁共振信號的實部和虛部頻響分量，進一步對信號進行拉普拉斯變換，得到被測樣品的橫向弛豫時間分布譜；通過觀察和分析譜圖上每一根特征譜線的高度、位置和覆蓋面積等參量，并與標準數(shù)據(jù)進行對照，實現(xiàn)對絕緣子老化度的判斷。
【文檔編號】G01N24/08GK103558241SQ201310531737
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月2日 優(yōu)先權日:2013年11月2日
【發(fā)明者】張來福, 劉國強, 李曉南, 高鵬, 王琪 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院