专利名称：一种适用于输电线覆冰检测的传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于输电线路在线检测的传感器，尤其是涉及一种基于压 电效应的适用于输电线覆冰检测的传感器。
背景技术：
架空输电线的覆冰灾害是国际上普遍关心的问题。覆冰载荷为输电线的重要载荷 之一，一方面覆冰的重量增加了输电线的负荷，导致导线的张力增加，容易发生断线断股、 倒杆倒塔等事故；另一方面覆冰改变了导线原有的截面形式，在风的诱导下容易发生空气 动力失稳，引起极强的舞动，而且不平衡的脱冰跳跃会引起整条线路的震荡和导地线短路 的危险。随着高压输电线路的建设，大跨度输电线路不断增加，为了使高压输电系统具有足 够的安全性和可靠度，减轻冰雪给输电系统带来的损失，加强对输电线路的覆冰检测研究 既有重要的理论价值，又有重要的经济和社会价值。目前常用的检测方法主要有电涡流检 测、漏磁检测、超声无损检测。由于超声波检测技术检测距离远信号便于识别，所以得到广泛的应用。超声 波检测是利用在被检测输电线表面放置的传感器发射和接收检测信号，这样接收到的信号 就包含了信号传播路径上被测输电线所有信息由于超声波信号在传播过程中遇到损伤或 障碍会发生波的反射、散射、折射等，因此通过对接收信号的分析，就可以得到被测工件的 损伤的信息。因此要实现输电线覆冰以及损伤的超声无损检测，关键是要根据输电线的特 殊结构，设计一种合理的传感器。输电线大多都是绞线，因此不能像传统的传感元件那样直接直接粘贴在输电 线表面，这就给检测带来一定的困难，因为结构复杂，所以对于用于输电线检测的传感器的 研究进展比较缓慢，还处于起步阶段。但是用于管道检测的传感器已经有了比较长时间的 应用。早在2002年的时候，英国帝国理工学院(Imperial College)研制出了一种阵列式 压电传感器，并利用这种压电换能器阵列实现了对埋地输油管道的无损检测。这种传感器 阵列是在一种可松紧的圆环内均勻分布压电换能器，使传感器阵列可以加紧在管道外壁， 利用压电换能器的压电效应激励和接收信号。这种传感器的优点是可以随时在管道外壁移 动，并且可以根据被测对象的不同尺寸调节松紧，实现不同位置的检测，同时压电换能器以 阵列形式的分布，可以有效地增强某些有用的模态，抑制其他模态的产生。2005 年，Francisco C. R. MARQUES 和 Alessandro DEMMA 利用充气式压电换 能环对巴西东北部的天然气管道进行了实时检测，通过对实验结果的分析，证明了这种传 感器的可行性。并有望批量生产，用于实际管道检测中。这种可充气式环形压电换能器同 样可以根据被测对象的尺寸改变环的大�。媸奔咏舯徊馐远韵�。中国发明专利申请(申请号200710069421.X)公开了一种用于接触压力分布测 量的传感器。通过阵列传感器解决单体传感器的问题，以及集成小型化、相互干扰等问题。 该发明的传感器金属外壳内由上至下依次设置有橡胶封装层、压电敏感层、电极转接板和 电荷读出集成电路。橡胶封装层为带有呈阵列排列突点的橡胶片。压电敏感层包括PVDF片，PVDF片的一面为整片电极，另一面为阵列电极。阵列电极与突点位置一一对应。电荷 读出集成电路为带有电荷注入电极的CCD集成电路。该发明利用压电原理与集成电路相结 合的方法，不仅使阵列压电传感器的动态性能和抗干扰能力得到明显的改善，稳定性也得 到大大加强，同时具有表面柔顺、体积小、集成度高的特点。采用可松紧圆环压电换能器的最大好处就在于可以根据被测量对象的尺寸调 节传感器大�。⑶铱梢远圆煌恢媒屑觳狻？朔舜炒衅鞑荒芤贫荒苡糜诠潭� 尺寸的检测的缺点。但该发明尚不能直接用于输电线覆冰的检测。
实用新型内容本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种适用于输电线覆冰检测的传感 器，它结构简单，使用方便，与输电线结合紧密，提高了检测的可行性。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种适用于输电线覆冰检测的传感器，它包括至少一个测量单元，各测量单元包 括一个与被测输电线紧密连接的夹持装置，在夹持装置上安装压电元件，在压电元件的极 化方向引出电极。所述夹持装置为两个半圆形铝合金片，其内径与被测输电线内径一致，两半圆形 铝合金片间通过螺栓连接；压电元件安装在各半圆形铝合金片上。所述压电元件为弧形压电陶瓷片，其上下表面极化，弧形压电陶瓷片的内径与半 圆形铝合金片的外径相同。所述测量单元至少有两个，其中一个作为激励传感器，另一个用作接收传感器。由于输电线大多都是绞线结构的，要实现检测的可行性，必须使传感器与输电线 比较紧密的接触在一起。为此本实用新型的夹持式压电传感器，包括压电元件、加持装置、 电极引线部分。压电元件采用弧形压电陶瓷片，上下表面极化，在极化方向上施加电压，会 产生弹性波，由于轴向长度远大于径向长度，因此以产生的轴向振动为主，加持装置是两个 半圆形铝合金片，半圆形铝合金片的内径与被测输电线内径一致，使得两半圆形铝合金片 能够紧密并且完整地加持在输电线上，外径与弧形压电元件的内径相同，这样将压电元件 粘贴在半圆形铝合金片上时，可以使它们完全紧密接触，在压电元件的极化方向引出电极， 这样压电元件与铝合金加持装置共同组成了传感器，在压电元件极化的时候，起夹持作用 的铝合金片将会跟压电元件产生一致的振动效果，通过螺钉将传感器紧固在输电线上，实 现了松紧可调、位置可移动的优点，并且通过加持装置，压电元件可以更好的与输电线紧密 接触，大大提高了检测的可行性。本实用新型的有益效果本设计中，作为加持装置的半圆形铝合金片在压电元件 与输电线之间起到了很好的连接作用，一方面解决了压电元件不能直接粘贴在输电线上的 问题，另一方面实现了可移动的无位置限制的检测。
图1是本实用新型装配后的传感器的示意图；图2是实施例1的结构示意图；图3是实施例2的结构示意图。[0019]其中，1被测输电线，2半圆形铝合金片，3弧形压电陶瓷片。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。实施例1 图1、图2中，它包括一个测量单元，各测量单元包括一个与被测输电线1紧密连接 的夹持装置，在夹持装置上安装压电元件，在压电元件的极化方向引出电极。所述夹持装置为两个半圆形铝合金片2，其内径与被测输电线1内径一致，两半圆 形铝合金片2间通过螺栓连接；压电元件安装在各半圆形铝合金片2上。所述压电元件为弧形压电陶瓷片3，其上下表面极化，弧形压电陶瓷片3的内径与 半圆形铝合金片2的外径相同。本实施例是利用单一传感器进行输电线损伤检测，将传感器置于输电线的一端， 传感器激励检测信号，同时作为接收传感器接收反射信号，通过分析接收信号达到检测的 目的。实施例2 所述测量单元有两个，其中一个作为激励传感器，另一个用作接收传感器。其余与 实施例1相同，不再赘述。本实例是利用两个传感器，将两个传感器分别置于输电线的两端，一个用作激励 传感器，另一个用作接收传感器，接收传感器接收到的信号包含了在波的传播路径上被测 对象的所有信息。
权利要求1.一种适用于输电线覆冰检测的传感器，其特征是，它包括至少一个测量单元，各测量 单元包括一个与被测输电线紧密连接的夹持装置，在夹持装置上安装压电元件，在压电元 件的极化方向引出电极。
2.如权利要求1所述的适用于输电线覆冰检测的传感器，其特征是，所述夹持装置为 两个半圆形铝合金片，其内径与被测输电线内径一致，两半圆形铝合金片间通过螺栓连接； 压电元件安装在各半圆形铝合金片上。
3.如权利要求1或2所述的适用于输电线覆冰检测的传感器，其特征是，所述压电元件 为弧形压电陶瓷片，其上下表面极化，弧形压电陶瓷片的内径与半圆形铝合金片的外径相 同。
4.如权利要求1所述的适用于输电线覆冰检测的传感器，其特征是，所述测量单元至 少有两个，其中一个作为激励传感器，另一个用作接收传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于输电线覆冰检测的传感器，它结构简单，使用方便，与输电线结合紧密，提高了检测的可行性。其结构为它包括至少一个测量单元，各测量单元包括一个与被测输电线紧密连接的夹持装置，在夹持装置上安装压电元件，在压电元件的极化方向引出电极。
文档编号G01D21/00GK201844850SQ20102060287
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者傅孟潮, 张华栋, 杨永军, 裘进浩, 赵金龙 申请人:山东电力研究院
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