電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法，包括步驟由：同步電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)用于觸發(fā)掃描電路和發(fā)射電路；發(fā)射電路產(chǎn)生電脈沖并加于發(fā)射探頭上，使之發(fā)射超聲波；接收探頭接收反射波后產(chǎn)生電信號(hào)；接收放大電路將來(lái)自接收探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波；單片機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)設(shè)值比較判斷，然后送出信號(hào)至顯示屏；顯示屏對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行顯示；兩探頭垂直緊貼瓷套側(cè)壁放置；垂直方向逐步上下移動(dòng)兩探頭位置進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)；液面判斷。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了套管內(nèi)油位的測(cè)定，準(zhǔn)確率高、操作簡(jiǎn)便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瓷套是重要的電力設(shè)備，瓷套中充有絕緣油，油量過(guò)少會(huì)使電力系統(tǒng)產(chǎn)生異常，甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞而產(chǎn)生大面積斷電事故。常規(guī)通過(guò)套管上的玻璃視窗可觀測(cè)到內(nèi)部油位，但是運(yùn)行一定時(shí)間后，視窗會(huì)被油、環(huán)境中的雜質(zhì)等污染，導(dǎo)致無(wú)法正常觀測(cè)到油位；還可根據(jù)DL664-2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范要求，采用紅外法觀測(cè)套管內(nèi)油位，但是目前該方法受環(huán)境溫度、周?chē)姶挪ǜ蓴_等外界因素影響，致使檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差，存在一定局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法，包括步驟如下:
[0006](I)同步電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)用于觸發(fā)掃描電路和發(fā)射電路；
[0007](2)發(fā)射電路產(chǎn)生電脈沖并加于發(fā)射探頭上，激勵(lì)發(fā)射探頭的壓電晶片振動(dòng)，發(fā)射超聲波；
[0008](3)接收探頭接收反射波后，探頭內(nèi)的壓電晶片將反射波變?yōu)殡娦盘?hào)；
[0009](4)接收放大電路將來(lái)自接收探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波；
[0010](5)單片機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)送入的信號(hào)大于預(yù)設(shè)的安全值時(shí)，單片機(jī)就送出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)顯示屏亮，即表示此位置有油；
[0011](6)顯示屏對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行顯示；
[0012](7)將發(fā)射探頭和接收探頭保持在同一水平線上，兩探頭垂直緊貼瓷套側(cè)壁放置；
[0013](8)垂直方向逐步上下移動(dòng)兩探頭位置進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，檢測(cè)位置為瓷套側(cè)壁兩相鄰傘裙之間的空間；
[0014](9)液面判斷；如果某位置檢測(cè)結(jié)果顯示有油，而其上部緊鄰傘裙上方檢測(cè)位置的檢測(cè)結(jié)果顯示無(wú)油，則說(shuō)明油界面在兩個(gè)檢測(cè)位置之間的傘裙處。
[0015]而且，所述步驟(2)發(fā)射電路產(chǎn)生的電脈沖為幾百伏至上千伏數(shù)量級(jí)的電脈沖。
[0016]而且，所述步驟(4)中的接收放大電路包括衰減器、放大器及檢波器。
[0017]而且，所述步驟(7)在兩個(gè)探頭放置時(shí)，在檢測(cè)位置涂抹耦合劑。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
[0019]本發(fā)明方法采用超聲波測(cè)量方法，利用固-氣和固-液界面的聲阻抗差異對(duì)套管內(nèi)油位進(jìn)行測(cè)定，采用此方法可實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)油位的測(cè)定，準(zhǔn)確率高、操作簡(jiǎn)便。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明方法使用的硬件系統(tǒng)線路原理圖；
[0021]圖2是兩種介質(zhì)界面上聲波反射及透射的原理圖；
[0022]圖3是本發(fā)明方法中探頭的放置位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]本發(fā)明的基本原理
[0025]我們定義常數(shù)Ztl= P 為介質(zhì)的特征阻抗，它完全是由介質(zhì)的性質(zhì)(介質(zhì)密度和該介質(zhì)中的聲速)決定的，與介質(zhì)中傳播的波無(wú)關(guān)。
[0026]當(dāng)超聲波由介質(zhì)I垂直入射到界面上時(shí)，設(shè)兩種介質(zhì)的特征阻抗分別為Z1=P lCl和Z2=P 2c2，由于分界面兩邊的特征阻抗不一樣，就發(fā)生聲波的反射和透射，如圖2所示。
[0027]定義反射系數(shù)R，其值為反射波與入射波聲壓振幅的比值；折射系數(shù)D，其值為折射波與入射波聲壓振幅的比值。由根據(jù)波動(dòng)方程及分界面上的兩個(gè)邊界條件可以得到:
P-Z2-ZiIZ2
[o_
[0029]由上面兩式可以看到，其值完全取決于兩種介質(zhì)的特征阻抗，說(shuō)明介質(zhì)的特征阻抗對(duì)聲傳播有著重要的影響。兩介質(zhì)的特征阻抗值差愈大，其反射系數(shù)也愈大，反射波很強(qiáng)，反射能量很大；反之兩介質(zhì)特征阻抗愈近，反射系數(shù)愈小，反射波很弱，入射聲波能大部分進(jìn)入第二介質(zhì)中。
[0030]對(duì)于固-氣界面，由于聲阻抗差異很大(一般相差4?5個(gè)數(shù)量級(jí))，極大部分能量被反射回；對(duì)于固-液界面，聲阻抗相差較小(一般在同一數(shù)量級(jí)上)，一部分能量被反射回，另一部分能量在液體中傳輸直至衰減。根據(jù)反射回的能量的大小，可實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)定。
[0031]電路產(chǎn)生高頻電脈沖，電振蕩作用于探頭上，激勵(lì)探頭中的壓電晶片發(fā)生逆壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)并向瓷套發(fā)射，超聲波穿過(guò)瓷套側(cè)壁，如果此位置沒(méi)有油，超聲波在固-液極大部分能量被反射回；如果此位置有油，超聲波在固-液界面部分能量被反射回；反射回的超聲波被探頭接收并作用于探頭中的壓電晶片，激勵(lì)壓電晶片發(fā)生正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)放大和檢波，并經(jīng)單片機(jī)分析計(jì)算，即可根據(jù)反射回的能量的大小檢測(cè)瓷套中有沒(méi)有油。
[0032]一種電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法，如圖1所示，該方法使用的測(cè)量電路包括同步電路、發(fā)射電路、單片機(jī)、接收放大電路、顯示屏、電源及發(fā)射探頭和接收探頭。
[0033]該方法步驟如下:
[0034](I)同步電路產(chǎn)生脈沖信號(hào):同步電路產(chǎn)生每秒數(shù)千個(gè)脈沖，用于觸發(fā)發(fā)射電路；
[0035](2)發(fā)射電路被同步電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)觸發(fā)后利用其自身的閘流管或可控硅的開(kāi)關(guān)特性，產(chǎn)生幾百伏至上千伏的電脈沖并分別加于兩個(gè)探頭上，激勵(lì)發(fā)射探頭的壓電晶片振動(dòng)，發(fā)射超聲波；[0036](3)接收探頭接收反射波后，探頭內(nèi)的壓電晶片將反射波變?yōu)殡娦盘?hào)；
[0037](4)由衰減器、放大器及檢波器組成的接收放大電路將來(lái)自接收探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波；
[0038](5)單片機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)送入的信號(hào)大于預(yù)設(shè)的安全值時(shí)，單片機(jī)就送出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)顯示屏亮，即表示此位置有油；
[0039](6)包括顯示電路及示波管的顯示屏對(duì)電信號(hào)進(jìn)行顯示；
[0040](7)兩個(gè)探頭的放置，將探頭垂直緊貼瓷套側(cè)壁放置，并在檢測(cè)位置涂抹少量耦合劑；由于充油瓷套套管傘裙形狀的特殊性，傘裙表面接觸面積過(guò)小，無(wú)法放置探頭，所以探頭放置于兩傘裙之間側(cè)壁上，如圖3所示，
[0041](8)垂直方向逐步上下移動(dòng)兩探頭位置進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，檢測(cè)位置為瓷套側(cè)壁兩相鄰傘裙之間的空間；
[0042](9)液面判斷；如果某位置檢測(cè)結(jié)果顯示有油，而其上部緊鄰傘裙上方檢測(cè)位置的檢測(cè)結(jié)果顯示無(wú)油，則說(shuō)明油界面在兩個(gè)檢測(cè)位置之間的傘裙處。
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法，其特征在于包括步驟如下: (1)同步電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)用于觸發(fā)掃描電路和發(fā)射電路； (2)發(fā)射電路產(chǎn)生電脈沖并加于發(fā)射探頭上，激勵(lì)發(fā)射探頭的壓電晶片振動(dòng)，發(fā)射超聲波； (3)接收探頭接收反射波后，探頭內(nèi)的壓電晶片將反射波變?yōu)殡娦盘?hào)； (4)接收放大電路將來(lái)自接收探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波； (5)單片機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)送入的信號(hào)大于預(yù)設(shè)的安全值時(shí)，單片機(jī)就送出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)顯示屏亮，即表示此位置有油； (6)顯示屏對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行顯示； (7)將發(fā)射探頭和接收探頭保持在同一水平線上，兩探頭垂直緊貼瓷套側(cè)壁放置； (8)垂直方向逐步上下移動(dòng)兩探頭位置進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，檢測(cè)位置為瓷套側(cè)壁兩相鄰傘裙之間的空間； (9)液面判斷；如果某位置檢測(cè)結(jié)果顯示有油，而其上部緊鄰傘裙上方檢測(cè)位置的檢測(cè)結(jié)果顯示無(wú)油，則說(shuō)明油界面在兩個(gè)檢測(cè)位置之間的傘裙處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟(2)發(fā)射電路產(chǎn)生的電脈沖為幾百伏至上千伏數(shù)量級(jí)的電脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟(4)中的接收放大電路包括衰減器、放大器及檢波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)充油瓷套油位超聲波測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟(7)在兩個(gè)探頭放置時(shí)，在檢測(cè)位置涂抹耦合劑。
【文檔編號(hào)】G01F23/296GK103604483SQ201310628787
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】程明, 王榮亮, 馬崇, 陳韶瑜 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司