陶瓷型高压电缆接头内漏油问题是高压电缆正常安全运行的关键因素，提供了一种基于导波的液位检测方法。线性超声波。先分析了非线性超声波导波检测机理，确定了激励频率，然后利用离散傅立叶变换将信号转换为频域，计算出不同高度的非线性系数。位，以及瓷壳液位检测平台。进行一系列实验。
验结果表明，由于瓷壳中存在油，接收信号的强度会显着降低，非线性系数会随着液位的增加而增加，这使得有效评估瓷壳中的液体含量。线性超声引导波;高压电缆;瓷套端子;液位检测中图分类号：TM216文档编号：A产品号：1674-5124（2019）01-0134-05引言在城市升级改进的持续水平上，对稳定性和电力系统的质量。压电缆由于其高传输容量，长距离和低传输损耗，已成为现代电网不可替代的一部分。压电缆常见的外部端子，瓷型端子（陶瓷外壳）具有以下优点：良好的稳定性，耐腐蚀性和耐老化性。工作过程中，通常将硅油引入瓷壳中作为绝缘和冷却的手段，以实现高压电缆的绝缘和散热功能。部并保护高压电缆免受正常和安全操作。而，随着使用时间的增加，瓷套内的绝缘支撑件可能磨损或泄漏。外壳内减少的油的量将导致在电场的分布的变化，这可能导致局部异常加热或者在严重的情况下porcelaine.Dans在共同的壳破裂，瓷壳会爆炸，造成巨大的经济损失，甚至危及员工的安全。试瓷箱的内部油位是避免事故的有效方法。壳内的漏油通常会持续很长时间。果在油位低于安全高度之前很久就能检测到油位，则可以确定是否存在泄漏。前，
矿用电缆更多的检测方法仍采用相对原始的离线检测方法，当关闭电源并提高检测效率时，通过手动目视观察油高。
弱为了实现对瓷箱液位电荷的检测，一些研究人员采用了超声回波检测方法。明等人[1]简化了瓷壳测试模型，并通过瓷包络中超声回波信号幅度的突然下降确定其是否含有油。域和频域，从而实现了瓷壳中定点液位的检测。润阳等。[2]分析了瓷包络的回波数及其振幅，研究了信号衰减规律，提出了回波频率判断和衰减曲线斜率的基础。应于瓷壳中的油位。而，基于超声回波信号的液位检测方法只能达到液位固定高度的检测，除了表面外，瓷壳本身很难放置。下肢和其他部分受遮阳裙的影响，这限制了超声波回声过程。测区域。时，超声波导波检测技术具有传播距离远，
矿用电缆检测效率高的特点，逐步应用于内部液位的检测。闭容器的主体结构。存富等。[3]建立了液体负载单面薄板模型，推导了兰姆波特征方程，利用其特点，对大型油藏内部液位进行了定点检测。姆波的衰减在载有液体的板上传播。Xu等人[4]发现，在水平板的现有准斯科尔特模式的速度，并在自由板的现有AO模式之间的差异可被用于密闭容器内检测到液面导波的到达时间。一方面，使用非声学融合导波检测技术的非线性超声波导波检测方法与非线性声学融合也引起了持续的关注。内外研究人员的比例[5]。线性超声波导波检测技术可以利用超声波与缺陷或界面相互作用产生的非线性效应进行微损伤检测[6_71O冯伟等[8]开发了基于非线性超声检测技术的多点快速检测系统。以快速实现铝合金疲劳损伤区的初始定位。晓佳等人191利用材料损伤产生的非线性效应检测混凝土中的微裂纹，证明该方法对微裂纹缺陷的检测非常有效。海洋及其同事[10]使用非线性系数来表征Q235钢的疲劳损伤。果表明，非线性系数和疲劳循环次数呈现出增加的单调关系，非线性系数在腐蚀环境中增加。而，关于非线性超声波导波检测技术在瓷包层检测中的应用还很少。此，本文提出的基于由非线性超声引导的波，其执行用于高压电缆的瓷套管终端的内部检测电平，其允许检测所述壳体瓷的液面的方法实时检测高压电缆瓷端子的液位。究基地。器箱的非线性超声波引导波长检测方法非线性超声波导波的基本理论超声波导波是指波导结构中有限的弹性波。线性超声是指由超声波与介质的相互作用或传播过程中的损伤所呈现的非线性特征引起的材料特性或损伤的评估。
二阶摄动近似条件下，各向同性弹性材料的一维非线性超声动力学方程可以描述如下：u - 位移;时间; x - 声波的传播距离; c - 声波的速度; β - 非线性系数。单次谐波激励下，非线性方程的解可以缩写为U（x，τ）= A0cos（ωτ） A1cos（2ωτ）x（3）其中：A0，A1--基频和第二次谐波幅度，角频率，时间常数τ，波数k。于A0，给定的非线性系数A1可以表示为等式（4），由非线性效应引起的二次谐波的大小与非线性系数的修正直接相关，它是也就是说，非线性系数。能反映材料中的非线性效应。实际检测中，经常使用相对非线性系数代替非线性系数：当超声波在含有内部油的瓷套中传播时，油的存在改变了瓷套的界面特征。时，在超声波的传播期间，部分基本能量向高次谐波泄漏，使得接收信号包含更高次谐波分量，并且该机制在图4中示出。波和介质之间的相互作用产生两种主要类型的二次谐波：一种是第二自由谐波，随着传播距离的增加而迅速减小，另一种是积累二次谐波的大小随着传播距离的增加而增加。逐渐成长。了激发具有明显累积效应的二次谐波，必须满足两个条件：一个是基频和双频导波的相速度的充分性，也就是说相速度相等或相似，第二是基频和双频引导。的群速度对应，并且在基频和双频模式之间存在非零能量流传递[11-12]。了选择合适的频率来激发第二累积谐波，绘制瓷壳的色散曲线，如图2所示。以看出基频和双频导波模式彼此接近。此在约150 kHz和235 kHz。实验在150kHz的频率下进行。据离散傅立叶变换的谐波幅度修改瓷壳中的油，以改变界面的特性。超声导波在瓷壳中传播并与其相互作用时，产生二次谐波和非线性系数。要反映二次谐波的增长。此，可以通过计算非线性系数来获得瓷壳中的液位信息。线性系数的计算主要与基频和双频导波的幅度有关。以通过离散傅里叶变换将接收的时域转换为频域，以获得基频和双频导波的幅度信息。于有限长度序列信号x（n），0≤n≤N-1，离散傅里叶变换定义如下：WN = e-i（2π/ N）。
以看出，有限长度序列信号x（n）的DFT总是有限长度序列，并且n和k都是离散变量。接收信号进行离散傅立叶变换以获得幅度谱A（k），并且如下获得信号中包括的基频和二次谐波分量的幅度：Ak = A （k）= | X（k）|对接收的非线性兰姆波信号进行降噪处理，然后进行离散傅立叶变换，得到其幅度谱A（k）。带被用于表征非线性信号的幅度特性：阿西是带的积分振幅，和（K1，K2）是积分区间的基频和二次谐波振幅是。用等式（8）顺序计算，并且可以根据公式（5）获得相应的非线性系数，从而表征瓷套的内部液位。测瓷壳液位，构建基于非线性超声导波的液位检测平台，如图3所示。要仪器该平台包括：Agilent 33522B信号发生器，TREK2100HF功率放大器，Top PCI-20614数据采集板和高性能PC主机。实验过程中，激励信号首先由信号发生器产生，然后由功率放大器放大。大的信号用于驱动连接在瓷套顶部的压电传感器。生的超声波在瓷壳的壁中传播。被附着在下端的压电传感器接收并由数据采集卡收集，然后传输到高性能PC进行分析。壳是YJZWC4型110kV高压电缆端子，总高度为1410mm。用的压电传感器是压电PZT片（压电铅掺杂陶瓷），具有良好的压电性能。
PZT压电片的中心频率为2MHz，直径为10mm，厚度为1mm。PZT压电换能器分别固定在瓷套的顶部和底部，距离上下端面100mm，两个PZT压电换能器之间的距离为1210mm。中，高位是激励换能器，低位是接收换能器。于人群和能量泄漏的影响，从瓷套接收的信号强度低。了获得足够强的信号，用持续0.1秒的正弦连续信号进行激励。励频率为150 kHz，幅度为Vpp = 6 V，放大器在功率放大器50倍后放大至300 V.实验测量不同高度的液位，液位从0 mm开始测量，然后增加100 mm，最后完成1400 mm的液位测量。于不同的液位，实验结果和分析实验重复10次，以减少实验随机误差。于接收换能器位于瓷壳的底部并且端面靠近，因此端面的反射回波强烈地干扰接收信号。此，通过分析一定长度的数据来截取数据，并且总数据点是4096.由于激励频率是150kHz，所以二次谐波频率是300kHz。了减少低频噪声干扰，使用高通滤波器对数据进行滤波。
通滤波器的截止频率为50 kHz，增益为0 dB。4显示了当液位在0mm和500mm之间时接收的时域和频域信号。据时域信号，信号的幅度通常在0mm的时域中更高，并且当液位达到500mm时，信号的幅度在时域中全局减小，这是由于信号能量泄漏到液体中。频域中，二次谐波的幅度整体上明显低于基频的幅度，局部部分被放大。液位高度为500 mm时，基频的幅度明显低于0 mm，但二次谐波的幅度没有明显下降。
式（5）的计算表明，当液位为500mm时，非线性系数大于0mm。
同液位的非线性系数的计算在图4中示出。以看出，当液位等于0mm时，非线性系数非常低，当液位高度增加时，非线性系数逐渐增大。实上，当陶瓷套管的内部填充有油，超声波将在传播过程渗入油，从而使接收到的信号的能量将减少，使强度随着液位增加，接收信号将逐渐减小。域中的性能是信号的主要分量的基频信号的幅度显着减小。一方面，随着超声波与固液界面之间的距离增加，非线性效应增加，因此非线性系数趋于增加。线性系数可用作评估液位的有效指标。论瓷型高压电缆接头漏油问题是高压电缆正常安全运行的关键因素。于封闭结构和人群的影响，很难实现内部液位电荷的检测为了解决这个问题，本文提出了一种基于导波的液位检测方法。线性超声。先，将压电传感器粘接到瓷套上，实现超声波的激发和接收，位于瓷套顶部和底部中间的位置，可有效减少伞裙对检测结果的影响。决于瓷壳体的分散曲线上，150千赫频率的正弦波被选择用于该实验中，离散傅立叶变换用于将信号转换的频域，并计算它的非线性系数。验结果表明，由于瓷壳中存在油，接收信号的强度将显着降低。域中基频的幅度也显着减小，随着液位的增加，非线性系数逐渐增大。可以有效地表征瓷壳的内部液位。此，非线性非引导超声波导检测方法可以有效地评估瓷壳的内部液位，为高压电缆终端内部液位的带电检测提供参考。研究应提高瓷壳液位评估的准确性，并进一步研究信号处理方法。
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