专利名称：阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器的制作方法
技术领域：
阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器技术领域[0001]本实用新型涉及一种用于检测电气设备局部放电所产生的超声波信号的传感器， 属检测技术领域。
背景技术：
[0002]随着国民经济的发展，人们对电力设备的可靠性要求越来越高。对实际故障的统计分析表明，局部放电是造成电力设备绝缘故障进而影响电力设备正常运行的主要原因。 因此，准确检测局部放电的位置，使维护人员在维修过程中有的放矢，对提高维修水平，保证电力设备的正常运行具有重要意义。[0003]超声相控阵传感器是目前常用的局部放电检测传感器，它包括多个沿直线排列的等间距阵元，阵元间距是超声相控阵传感器的关键参数，决定着传感器的接收性能。理论分析表明，超声相控阵传感器阵元间距等于接收信号半波长值时，接收性能最佳。[0004]现有的超声相控阵传感器一般都是将局放超声波信号的中心频率(一般为 150kHz)所对应的半波长(假定波速为1500m/s，则半波长为5mm)作为阵元间距，并把阵元固定在阵元座上，阵元间距无法灵活改变。但电气设备局部放电产生的超声波信号是一个主频分布在SOk-MOk之间的宽频信号，仅由其中心频率点信号显然无法获取局部放电能量和放电位置的准确信息，而且不同设备中局部放电模式的多样性以及超声波传播路径的复杂性，使得每次局放超声波信号的中心频率点都不一样。因此，基于传统超声相控阵传感器的局部放电定位精度不够理想，有必要加以改进。实用新型内容[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，以提高局部放电的定位精度。[0006]本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的[0007]一种阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，由阵元座和多个圆柱状阵元组成，所述阵元座上设置有三组阵元槽，每组阵元槽所含阵元槽的个数均与圆柱状阵元的个数相同，同一组的阵元槽沿直线等间距排列，三组阵元槽的槽间距各不相同，每个阵元槽的内径与圆柱状阵元的外径相匹配。[0008]上述阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，所述三组阵元槽排列在同一直线上且它们的第一阵元槽完全重合。[0009]上述阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，所述圆柱状阵元包括一个柱状的压电振子，所述压电振子前端的接收面上设置有不锈钢护膜，其余部分由不锈钢壳体包覆， 在不锈钢壳体与压电振子之间设置有硅橡胶填充，压电振子的信号引线接信号采集装置。[0010]上述阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，所述压电振子的后端设置有声阻尼块。[0011]本实用新型在阵元座上设置了三组阵元槽，由于三组阵元槽的槽间距各不相同，因此将阵元插入不同组别的阵元槽即可得到不同的阵元间距，这样对于每一次检测都可以采集对应不同超声波频率的三组数据，大大丰富了局部放电检测的信息量，提高了局部放电的定位精度。阵元与阵元座为即插式连接，阵元间距的变换非常方便。将三组阵元槽排列在同一直线上是为了节省空间，缩小阵元座的体积。
[0012]
以下结合附图对本实用新型进一步说明。[0013]图1为本实用新型的结构示意图；[0014]图2为单个阵元的纵截面示意图；[0015]图3为A-A剖视图；[0016]图4为阵元座的结构示意图；[0017]图5为B-B剖视图。[0018]图中各标号为1、电缆；2、压紧螺母；3、不锈钢盖；4、信号引线；5、矩形圈；6、声阻尼块；7、压电振子；8、不锈钢壳体；9、硅橡胶填充；10、不锈钢护膜；11、阵元槽；12、阵元座；13、阵元。
具体实施方式
[0019]如附图2、3所示，本实用新型的阵元采用圆柱体结构，截面为圆面，压电振子7的材质为压电陶瓷，半径2mm，阵元厚度为12mm。[0020]如附图2所示，压电振子7尾部加装声阻尼块6，厚度为5mm，外围涂抹均勻的硅橡胶填充9，厚度为0. 3mm。[0021]本线型超声相控阵传感器的阵元个数为7个，结构、材质相同。[0022]如附图4、5所示，本线型超声相控阵传感器的阵元座12的外型为长方体结构，长、 宽、高分别48. 6mm、6. 6mm、12mm，其材质为具有铁磁功能的不锈钢材料。[0023]如附图5所示，本线型超声相控阵传感器的阵元座12中间为18个圆柱孔的镂空结构，圆柱孔半径为2. 5mm。镂空的圆柱孔位置是以第一个圆柱孔为基准，从左至右，分别在相距六个5、6、7mm处。构成三组由7个阵元构成的线型阵列，每组的阵元中心间距为5、6、 7mm ο[0024]本线型超声相控阵传感器可直接安放在电气设备外壁，将阵元插入对应间距孔内，通过7根电缆接入高速数据同步采集装置，可以获取匹配的局放超声信号并形成阵列模型，为实现基于相控阵的局放检测奠定良好基础。
权利要求1.一种阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，其特征是，它由阵元座(12)和多个圆柱状阵元(13)组成，所述阵元座(12)上设置有三组阵元槽(11)，每组阵元槽所含阵元槽的个数均与圆柱状阵元(13)的个数相同，同一组的阵元槽(11)沿直线等间距排列，三组阵元槽的槽间距各不相同，每个阵元槽(11)的内径与圆柱状阵元(13)的外径相匹配。
2.根据权利要求1所述阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，其特征是，所述三组阵元槽(11)排列在同一直线上且它们的第一阵元槽完全重合。
3.根据权利要求1或2所述阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，其特征是，所述圆柱状阵元(13)包括一个柱状的压电振子(7)，所述压电振子(7)前端的接收面上设置有不锈钢护膜(10)，其余部分由不锈钢壳体(8)包覆，在不锈钢壳体(8)与压电振子(7)之间设置有硅橡胶填充(9 )，压电振子(7 )的信号引线(4 )接信号采集装置。
4.根据权利要求3所述阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，其特征是，所述压电振子(7)的后端设置有声阻尼块(6)。
专利摘要一种阵元间距可调的直线型超声相控阵传感器，用于对电气设备局部放电进行监测和定位。其技术方案是所述传感器由阵元座和多个圆柱状阵元组成，所述阵元座上设置有三组阵元槽，每组阵元槽所含阵元槽的个数均与圆柱状阵元的个数相同，同一组的阵元槽沿直线等间距排列，三组阵元槽的槽间距各不相同，每个阵元槽的内径与圆柱状阵元的外径相匹配。本实用新型在阵元座上设置了三组阵元槽，由于三组阵元槽的槽间距各不相同，因此将阵元插入不同组别的阵元槽即可得到不同的阵元间距，这样对于每一次检测都可以采集对应不同超声波频率的三组数据，大大丰富了局部放电检测的信息量，提高了局部放电的定位精度。
文档编号G01R31/12GK202256587SQ20112037496
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者律方成, 谢庆 申请人:华北电力大学(保定)
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