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据局部放电产生的各种物理、化学现象,如电荷的交换,发射电磁渡、声波、发热、光、产生分解物等,可以有很多测量局部放电的方法。总的来说可分为电测法和非电测法两大类。
利用测超声波检测技术来测定局部放电的位置及放电程度,这种方法较简单,不受环境条件限制。但灵敏度较低,不能直接定量。在进行局部放电测量中当发现变压器有大于5000pC的故障放电,超声波声测量方法常用于放电部位确定及配合电测法的补充手段。
但声测法有它独特的优点,即它可在试品外壳表面不带电的任意部位安置传感器,可较准确地测定放电位置,且接收的信号与系统电源没有电的联系,不会受到电源系统的电信号的干扰;因此进行局部放电测量时,以电测法和声测法同时运用,两种方法的优点互补,再配合一些信号处理分析手段,则可得到很好的测量效果。
超声波就是一种振荡频率比通常人耳可听见的声波频率高一些的一种声波,它的特性大致与声波差不多,但由于它的频率高一些,因而也存在一些声波所没有的特性。通常我们熟悉的声波可以在空气中传播,它是一种纵波,也是一种机械波。
人耳所能接收的声波频率约为20Hz~20kHz左右,超声波也是一种疏密变化的机械波,它可以在气体、液体和固体等媒质中传播,它在各种介质中的传播速度如图2所示。
当超声波通过两种不同物质的界面时,由于两种物质有不同波阻抗,会产生入射和反射,若把入射波和反射波的振幅之比设为A0,设第一种物质的声波阻抗为p1c1,第二种物质的波阻抗为p2c2,则入射波和反射波的振幅之比A0可表示为
A0=反射波幅值÷入射波幅值=(ρ1c1 -ρ2c2)÷(ρ1c1+ρ2c2)
再设入射波的能量为E1,反射波的能量为E2,则它们能量之比就称为反射系数,用符号K来表示,则有
K=E2/E1=[(ρ1c1 -ρ2c2)÷(ρ1c1+ρ2c2)]2
超声波在气体和液体中以纵波传播,而在固体中则以横渡传播,这样就存在有表面波,因此对同一种固体物质,在各方面超声波传播的速度就会不相同。由于超声波的波长较短,因此它的方向性较强,从而它的能量较为集中,也就是说它对于方向性有很好的鉴别能力。
频率越高的超声波在空气中传播衰减越大,一般来讲,20-40kHz的超声波在空气中传播5m左右就会衰减很多,40kHz以上的超声波在空气中传播时会很快衰减。