专利名称：一种阵列式超声波定位传感器及其定位方法
技术领域：
本发明涉及一种定位传感器及其定位方法，尤其是涉及一种阵列式超声波定位传感器及其定位方法。
背景技术：
电力设备局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。它表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。这种放电的能量是很小的，所以它的短时间存在并不影响到电气设备的绝缘强度。但若电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。因此确定放电点的位置是排查绝缘隐患的关键。局部放电会产生超声波。超声波在气体和液体中以纵波传播，而在固体中以横波传播，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有不同。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。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种定位准确，方便查找的一种蜂窝式音频定位传感器及其定位方法。本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可以进行接近于360度的各方向的监测，监测角度大，基本无盲区的一种蜂窝式音频定位传感器及其定位方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的
一种阵列式超声波定位传感器，其特征在于，包括一个矩形本体以及设置的矩形本体上的传感组件。在上述的一种阵列式超声波定位传感器，所述传感组件包括若干均匀设置在矩形本体表面的正方形安置孔以及设置在正方形安置孔上的若干超声波传感单元。在上述的一种阵列式超声波定位传感器，所述正方形安置孔的六个角上分别设置有超声波传感单元。在上述的一种阵列式超声波定位传感器，所述正方形安置孔均与覆盖在上述矩形本体的整个外表面。一种阵列式超声波定位传感器的定位方法，其特征在于，包括以下步骤
步骤1，定义正方形安置孔的四个角点分别为第一角点A、第二角点B、第三角点C以及第四角点D，定义正方形安置孔中心点为第五角点E ;并定义第一角点C为原点；并且定义正方形安置孔边长为a ；步骤2，定义待检测点M距离所述第一角点A、第二角点B、第三角点C、第四角点D以及第五角点E距离分别为第一距离LA、第二距离LB、第三距离LC、第四距离LD以及第五距离LE ；
步骤3，定义声音最先到 达第四角点D，到达第一角点A、第二角点B、第三角点C以及第五角点E的时间差分别为为AtA，AtB, AtC, A tE，并定义声音的传播速度为V ;
步骤4，由步骤1、2、3获取M点坐标(x，y，z),由此获取M点位置信息。因此，本发明具有如下优点1.可较准确的测定放电位置，且接收的信号与系统电源没有任何店的关系，不会受到电源系统的电信号干扰，因此进行局部放电测量时，可以得到很好的测量效果；2.阵列结构的组合，可以同时测量到多个点的局放情况。
附图I是本发明的中超声波传感单元的主视结构示意图。附图2是本发明的定位方法的原理示意图。附图3是本发明中正方形安置孔以及超声波传感单元的安装示意图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，金属外壳I、陶瓷振动子2、底座3、填充树脂4、引出脚5、超声波传感单兀6。实施例
本发明的阵列式超声波定位传感器，包括一个矩形本体以及设置的矩形本体上的传感组件，传感组件包括若干均匀设置在矩形本体表面的正方形安置孔以及设置在正方形安置孔上的若干超声波传感单元6，正方形安置孔的六个角上分别设置有超声波传感单元6，并且正方形安置孔均与覆盖在上述矩形本体的整个外表面。下面介绍本阵列式超声波定位传感器的定位方法，包括以下步骤
步骤1，定义正方形安置孔的四个角点分别为第一角点A、第二角点B、第三角点C以及第四角点D，定义正方形安置孔中心点为第五角点E ;并定义第一角点C为原点；并且定义正方形安置孔边长为a ；
步骤2，定义待检测点M距离所述第一角点A、第二角点B、第三角点C、第四角点D以及第五角点E距离分别为第一距离LA、第二距离LB、第三距离LC、第四距离LD以及第五距离LE ；
步骤3，定义声音最先到达第四角点D，到达第一角点A、第二角点B、第三角点C以及第五角点E的时间差分别为为AtA，AtB, AtC, A tE，并定义声音的传播速度为V ;
步骤4，由步骤1、2、3可以得到以下方程
LD-LC= AtD*vLA-LC= AtA*vLB-LC= AtB抑LE-LC= AtE抑代入坐标及边长关系得
(x+l/2a) 2+ (y+l/2a)2+z2=LE2x2+y2 +Z2=LC2(x+a ) 2+ (y+a) 2+z2=LA2x2+(y+a)2+z2=LB2(x+a)2+y2+z2=LD2化简得
T (~\1 一2 I 2 I 2
LC - x +y +z
(x+a ) 2+ (y+a) 2+z2= (LC+AtA*v)2X2+ (y+a) 2+z2= (LC+AtB*v)2(x+a) 2+y2+z2= (LC+AtD*v)2(x+l/2a)2+(y+l/2a) 2+z2= (LC+AtE*v)2
由以上方程组中有3个未知数，4个独立的方程，利用计算机编程可以迅速解出M点坐标，由此获取M点位置信息。在本实施例中，超声波传感单元6采用压电式超声波传感器，传感器的最小单元及阵列状组合结构，安装在被试品外壳表面不带电的任意部位，可准确的测定放电位置，且接收的信号与系统电源没有任何的关系，不会受到电源系统的电信号干扰。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了金属外壳I、陶瓷振动子2、底座3、填充树脂4、引出脚5、超声波传感单元6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
1.一种阵列式超声波定位传感器，其特征在于，包括一个矩形本体以及设置的矩形本体上的传感组件。
2.根据权利要求I所述的一种阵列式超声波定位传感器，其特征在于，所述传感组件包括若干均匀设置在矩形本体表面的正方形安置孔以及设置在正方形安置孔上的若干超声波传感单元(6)。
3.根据权利要求2所述的一种阵列式超声波定位传感器，其特征在于，所述正方形安置孔的六个角上分别设置有超声波传感单元(6 )。
4.根据权利要求3所述的一种阵列式超声波定位传感器，其特征在于，所述正方形安置孔均与覆盖在上述矩形本体的整个外表面。
5.一种权利要求I所述的阵列式超声波定位传感器的定位方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，定义正方形安置孔的四个角点分别为第一角点A、第二角点B、第三角点C以及第四角点D，定义正方形安置孔中心点为第五角点E ;并定义第一角点C为原点；并且定义正方形安置孔边长为a ； 步骤2，定义待检测点M距离所述第一角点A、第二角点B、第三角点C、第四角点D以及第五角点E距离分别为第一距离LA、第二距离LB、第三距离LC、第四距离LD以及第五距离LE ； 步骤3，定义声音最先到达第四角点D，到达第一角点A、第二角点B、第三角点C以及第五角点E的时间差分别为为AtA，AtB, AtC, A tE，并定义声音的传播速度为V ; 步骤4，由步骤1、2、3获取M点坐标(x，y，z),由此获取M点位置信息。
全文摘要
本发明涉及一种定位传感器及其定位方法，尤其是涉及一种阵列式超声波定位传感器及其定位方法。一种阵列式超声波定位传感器，其特征在于，包括一个矩形本体以及设置的矩形本体上的传感组件。因此，本发明具有如下优点1.可较准确的测定放电位置，且接收的信号与系统电源没有任何店的关系，不会受到电源系统的电信号干扰，因此进行局部放电测量时，可以得到很好的测量效果；2.阵列结构的组合，可以同时测量到多个点的局放情况。
文档编号G01R31/12GK102621461SQ20121010813
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者伍一锋, 操立军 申请人:湖北中试电力科技有限公司