本實用新型涉及一種檢測裝置，具體涉及一種檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置。

背景技術：

高壓支柱絕緣子是發(fā)電廠和變電站等電網(wǎng)系統(tǒng)的重要設備部件，被廣泛應用于現(xiàn)代高壓輸電電網(wǎng)系統(tǒng)中，起著支撐輸電導線和絕緣的作用。由于絕緣子本身工作環(huán)境惡劣及自然老化等問題，使得絕緣子極易發(fā)生突然斷裂，嚴重影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。尤其是在近年來大力發(fā)展的超高壓、特高壓、交直流輸電系統(tǒng)中，絕緣子的安全運行問題更是直接決定了整個系統(tǒng)的安全水平。引起了國家電網(wǎng)公司有關主管部門的高度關注，他們要求加強對高壓支柱瓷絕緣子的技術監(jiān)督工作，明確了采用超聲波檢測方法對高壓支柱瓷絕緣子及瓷套進行檢測的規(guī)定來預防斷裂。

隨著電力用戶對送配電安全性和可靠性要求的提高，以及為保證檢測人員安全和附近牲畜的安全，要求系統(tǒng)具有能夠快速進行缺陷的定位，定量，判斷大小的性能。目前，高壓支柱絕緣子常用的檢測方法有：電壓分布法、絕緣電阻法、脈沖電流檢測法、紫外成像法、紅外測溫法。這些檢測方法雖然從一定程度上克服了缺陷定位誤差的不足之處，縮短了缺陷查找的時間和人力資源浪費，減少了停電事故的發(fā)生幾率，一定程度上提高了供電可靠性。但這些檢測方法仍然存在以下不足之處：①操作復雜，需登高完成，測量安全系數(shù)低；②定位缺陷不準確、造價高，環(huán)境影響大；③信號提取困難，現(xiàn)場干擾排除。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是現(xiàn)有高壓支柱絕緣子檢測所存在的操作復雜、問題，提供一種檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置。

為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置，包括發(fā)射驅(qū)動單元、超聲波換能器、信號調(diào)理單元、信號采集單元和中央處理器；中央處理器的輸出端連接發(fā)射驅(qū)動單元的輸入端，發(fā)射驅(qū)動單元的輸出端連接超聲波換能器的輸入端；超聲波換能器的發(fā)射端指向被測絕緣子；超聲波換能器的輸出端連接信號調(diào)理單元的輸入端，信號調(diào)理單元的輸出端連接信號采集單元的輸入端，信號采集單元的輸出端連接中央處理器。

上述方案中，發(fā)射驅(qū)動單元包括電壓轉(zhuǎn)換電路和發(fā)射電路；電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接中央處理器的輸出端，電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接發(fā)射電路的輸入端，發(fā)射電路的輸出端連接超聲波換能器的輸入端。

上述方案中，信號調(diào)理單元包括限幅穩(wěn)壓電路，程控增益放大電路和濾波電路；限幅穩(wěn)壓電路的輸入端連接超聲波換能器的輸出端，限幅穩(wěn)壓電路的輸出端連接程控增益放大電路的輸入端，程控增益放大電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接信號采集單元的輸入端。

上述方案中，程控增益放大電路包括兩級放大倍數(shù)可調(diào)電路和帶通濾波器電路；第一級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸入端連接限幅穩(wěn)壓電路，第一級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸出端連接帶通濾波器電路的輸入端，帶通濾波器電路的輸出端連接第二級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸入端，第二級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸出端連接濾波電路的輸入端。

上述方案中，信號采集單元為A/D轉(zhuǎn)換器。

上述方案中，中央處理器為DSP。

上述檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置，還進一步包括外部存儲單元，該外部存儲單元與中央處理器連接。

上述檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置，還進一步包括液晶顯示器和/或報警單元；液晶顯示器和/或報警單元與中央處理器的輸出端連接。

上述檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置，還進一步包括打印接口和/或通信接口；打印接口和/或通信接口與中央處理器的輸出端連接。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型設計了一種基于超聲波檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的裝置，該裝置通過向絕緣子發(fā)射超聲波，并接收絕緣子返回的超聲波，獲得待測絕緣子的返回波形，并將其與中央處理器內(nèi)部存儲在正常狀態(tài)下和/或各種故障狀態(tài)下的絕緣子的返回波形進行比較，由此來確定支柱絕緣子內(nèi)部是否正常和/或故障類型，由此實現(xiàn)對支柱瓷絕緣子的自動檢測，具有效率高，速度快，無需人工計算即可自動判斷缺陷的大小、深度和類型的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為一種檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置的原理框圖。

具體實施方式

一種檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置，如圖1所示，包括發(fā)射驅(qū)動單元、超聲波換能器、信號調(diào)理單元、信號采集單元、存儲單元和中央處理器。中央處理器的輸出端連接發(fā)射驅(qū)動單元的輸入端，發(fā)射驅(qū)動單元的輸出端連接超聲波換能器的輸入端；超聲波換能器的發(fā)射端指向被測絕緣子；超聲波換能器的輸出端連接信號調(diào)理單元的輸入端，信號調(diào)理單元的輸出端連接信號采集單元的輸入端，信號采集單元的輸出端連接中央處理器。

上述發(fā)射驅(qū)動單元在中央處理器的控制下產(chǎn)生一定范圍內(nèi)的高頻脈沖電壓信號，激發(fā)超聲波換能器發(fā)射出超聲波。發(fā)射驅(qū)動單元包括電壓轉(zhuǎn)換電路和發(fā)射電路；電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接中央處理器的輸出端，電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接發(fā)射電路的輸入端，發(fā)射電路的輸出端連接超聲波換能器的輸入端。在連續(xù)采樣時，通過設置發(fā)射驅(qū)動單元發(fā)出的脈沖間隔時間，用中斷的方式實現(xiàn)，間歇的向發(fā)射電路提供高壓脈沖。

上述超聲波換能器在接收到發(fā)射驅(qū)動單元發(fā)來的脈沖激勵信號后，超聲波探頭內(nèi)的晶體發(fā)生逆壓電效應，產(chǎn)生超聲波信號，發(fā)射到被測絕緣子中，并獲得被測絕緣子的超聲波回波信號。

上述信號調(diào)理單元對接收到的超聲回波信號并進行放大濾波處理。信號調(diào)理單元包括限幅穩(wěn)壓電路，程控增益放大電路和濾波電路；限幅穩(wěn)壓電路的輸入端連接超聲波換能器的輸出端，限幅穩(wěn)壓電路的輸出端連接程控增益放大電路的輸入端，程控增益放大電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接信號采集單元的輸入端。其中程控增益放大電路包括兩級放大倍數(shù)可調(diào)電路和帶通濾波器電路；第一級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸入端連接限幅穩(wěn)壓電路，第一級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸出端連接帶通濾波器電路的輸入端，帶通濾波器電路的輸出端連接第二級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸入端，第二級放大倍數(shù)可調(diào)電路的輸出端連接濾波電路的輸入端。兩級放大倍數(shù)可調(diào)電路放大倍數(shù)可通過中央處理器調(diào)節(jié)。限幅穩(wěn)壓電路接收超聲換能器檢測到的絕緣子回波電壓信號并隔離高壓發(fā)射信號；程控增益放大電路將接收到的高頻電壓信號進行增益放大；濾波電路將放大后的回波信號進行初步的降噪濾波處理。

上述信號采集單元用于將放大和濾波后的模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便中央處理器進行分析和處理。在本實用新型中，信號采集單元為高速A/D轉(zhuǎn)換器，高速A/D轉(zhuǎn)換器能夠使本裝置實現(xiàn)較高信號采樣頻率，提高檢測速度。

上述中央處理器實現(xiàn)整個裝置的控制，并完成波形分析和處理功能。由于中央處理器所需運行的數(shù)據(jù)量較大，因此在本實用新型優(yōu)選實施例中，中央處理器為DSP。

上述存儲單元可以采用中央處理器內(nèi)置的存儲單元，也可以采用外置另設的存儲單元，當采用外部存儲單元時，該外部存儲單元與中央處理器連接。在本實用新型優(yōu)選實施中，存儲單元包括內(nèi)置存儲單元和外置存儲單元。雙存儲單元能夠有效提高數(shù)據(jù)的存取速度。所述存儲單元包括SDRAM存儲器和FLASH存儲器兩個部分。FLASH用于存儲掉電后需要保存下來的數(shù)據(jù)以及存儲中央處理器自啟動程序。SDRAM用于存儲中央處理器在運行過程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。當SDRAM中一組數(shù)據(jù)存滿，SDRAM中的FIFO滿標志位會通知觸發(fā)端觸發(fā)DSP，DSP進入中斷程序并讀取緩存數(shù)據(jù)，這樣既解決了速度不匹配問題，又可充分利用DSP資源，從而提高了探傷的實時顯示能力。

為了能夠?qū)⒀b置的工作狀態(tài)和檢測結(jié)果告知檢測人員，本檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置還進一步包括液晶顯示器和/或報警單元；液晶顯示器和/或報警單元與中央處理器的輸出端連接。液晶顯示器對檢測過程和結(jié)果進行實時顯示，在本實用新型優(yōu)選實施例中，液晶顯示采用5.0英寸高亮度彩色TFT液晶屏幕，800又600分辨率，顏色亮度可調(diào)，強光下清晰可見。報警單元在發(fā)現(xiàn)絕緣子中存在缺陷時，發(fā)出聲光報警信號。

此外，本檢測絕緣子內(nèi)部缺陷的超聲裝置還進一步包括打印接口和/或通信接口；打印接口和/或通信接口與中央處理器的輸出端連接。打印接口實現(xiàn)本裝置與打印機連接，將生成報告后的數(shù)據(jù)通過打印機打印。通信接口實現(xiàn)本裝置與上位機連接，與上位機進行遠距離通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳輸。

本實用新型工作時，首先DSP向超聲波傳感器發(fā)射出可調(diào)脈沖信號，脈沖信號將加載在一個大功率發(fā)射脈沖驅(qū)動電路上產(chǎn)生一定范圍內(nèi)的高頻脈沖電壓信號，激發(fā)超聲波傳感器發(fā)射出超聲波，并在絕緣子中傳播，當超聲波遇到聲阻抗不同的界面時將產(chǎn)生反射，超聲波換能器接收反射波并轉(zhuǎn)換為電壓信號，信號調(diào)理單元接收電壓信號并對其進行放大濾波處理，信號采集處理單元對進行初步處理的回波信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將信號送至DSP進行數(shù)字信號進行處理，當絕緣子中存在缺陷時裝置產(chǎn)生聲光報警信號，隨后生成探傷報告，并直接通過打印機打印探傷報告，從而實現(xiàn)支柱絕緣子的智能化探傷。