电力系统充油瓷套油位超声波测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统充油瓷套油位超声波测量方法，包括步骤由：同步电路产生脉冲信号用于触发扫描电路和发射电路；发射电路产生电脉冲并加于发射探头上，使之发射超声波；接收探头接收反射波后产生电信号；接收放大电路将来自接收探头的电信号进行放大、检波；单片机对电信号进行A/D转换，并对信号进行预设值比较判断，然后送出信号至显示屏；显示屏对检测结果进行显示；两探头垂直紧贴瓷套侧壁放置；垂直方向逐步上下移动两探头位置进行连续检测；液面判断。本发明方法实现了套管内油位的测定，准确率高、操作简便。
【专利说明】电力系统充油瓷套油位超声波测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统充油瓷套油位超声波测量【技术领域】，尤其是一种电力系统充油瓷套油位超声波测量方法。
【背景技术】
[0002]瓷套是重要的电力设备，瓷套中充有绝缘油，油量过少会使电力系统产生异常，甚至导致设备损坏而产生大面积断电事故。常规通过套管上的玻璃视窗可观测到内部油位，但是运行一定时间后，视窗会被油、环境中的杂质等污染，导致无法正常观测到油位；还可根据DL664-2008带电设备红外诊断应用规范要求，采用红外法观测套管内油位，但是目前该方法受环境温度、周围电磁波干扰等外界因素影响，致使检测结果出现偏差，存在一定局限性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种电力系统充油瓷套油位超声波测量方法。
[0004]本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0005]一种电力系统充油瓷套油位超声波测量方法，包括步骤如下:
[0006](I)同步电路产生脉冲信号用于触发扫描电路和发射电路；
[0007](2)发射电路产生电脉冲并加于发射探头上，激励发射探头的压电晶片振动，发射超声波；
[0008](3)接收探头接收反射波后，探头内的压电晶片将反射波变为电信号；
[0009](4)接收放大电路将来自接收探头的电信号进行放大、检波；
[0010](5)单片机对电信号进行A/D转换，并对信号进行处理，当送入的信号大于预设的安全值时，单片机就送出信号，驱动显示屏亮，即表示此位置有油；
[0011](6)显示屏对检测结果进行显示；
[0012](7)将发射探头和接收探头保持在同一水平线上，两探头垂直紧贴瓷套侧壁放置；
[0013](8)垂直方向逐步上下移动两探头位置进行连续检测，检测位置为瓷套侧壁两相邻伞裙之间的空间；
[0014](9)液面判断；如果某位置检测结果显示有油，而其上部紧邻伞裙上方检测位置的检测结果显示无油，则说明油界面在两个检测位置之间的伞裙处。
[0015]而且，所述步骤(2)发射电路产生的电脉冲为几百伏至上千伏数量级的电脉冲。
[0016]而且，所述步骤(4)中的接收放大电路包括衰减器、放大器及检波器。
[0017]而且，所述步骤(7)在两个探头放置时，在检测位置涂抹耦合剂。
[0018]本发明的优点和积极效果是
[0019]本发明方法采用超声波测量方法，利用固-气和固-液界面的声阻抗差异对套管内油位进行测定，采用此方法可实现套管内油位的测定，准确率高、操作简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明方法使用的硬件系统线路原理图；
[0021]图2是两种介质界面上声波反射及透射的原理图；
[0022]图3是本发明方法中探头的放置位置示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0024]本发明的基本原理
[0025]我们定义常数Ztl= P 为介质的特征阻抗，它完全是由介质的性质(介质密度和该介质中的声速)决定的，与介质中传播的波无关。
[0026]当超声波由介质I垂直入射到界面上时，设两种介质的特征阻抗分别为Z1=P lCl和Z2=P 2c2，由于分界面两边的特征阻抗不一样，就发生声波的反射和透射，如图2所示。
[0027]定义反射系数R，其值为反射波与入射波声压振幅的比值；折射系数D，其值为折射波与入射波声压振幅的比值。由根据波动方程及分界面上的两个边界条件可以得到:
P-Z2-ZiIZ2
[o_
[0029]由上面两式可以看到，其值完全取决于两种介质的特征阻抗，说明介质的特征阻抗对声传播有着重要的影响。两介质的特征阻抗值差愈大，其反射系数也愈大，反射波很强，反射能量很大；反之两介质特征阻抗愈近，反射系数愈小，反射波很弱，入射声波能大部分进入第二介质中。
[0030]对于固-气界面，由于声阻抗差异很大(一般相差4?5个数量级)，极大部分能量被反射回；对于固-液界面，声阻抗相差较小(一般在同一数量级上)，一部分能量被反射回，另一部分能量在液体中传输直至衰减。根据反射回的能量的大小，可实现液位的测定。
[0031]电路产生高频电脉冲，电振荡作用于探头上，激励探头中的压电晶片发生逆压电效应将电信号转化为声信号并向瓷套发射，超声波穿过瓷套侧壁，如果此位置没有油，超声波在固-液极大部分能量被反射回；如果此位置有油，超声波在固-液界面部分能量被反射回；反射回的超声波被探头接收并作用于探头中的压电晶片，激励压电晶片发生正压电效应产生电信号，电信号经放大和检波，并经单片机分析计算，即可根据反射回的能量的大小检测瓷套中有没有油。
[0032]一种电力系统充油瓷套油位超声波测量方法，如图1所示，该方法使用的测量电路包括同步电路、发射电路、单片机、接收放大电路、显示屏、电源及发射探头和接收探头。
[0033]该方法步骤如下:
[0034](I)同步电路产生脉冲信号:同步电路产生每秒数千个脉冲，用于触发发射电路；
[0035](2)发射电路被同步电路产生的脉冲信号触发后利用其自身的闸流管或可控硅的开关特性，产生几百伏至上千伏的电脉冲并分别加于两个探头上，激励发射探头的压电晶片振动，发射超声波；[0036](3)接收探头接收反射波后，探头内的压电晶片将反射波变为电信号；
[0037](4)由衰减器、放大器及检波器组成的接收放大电路将来自接收探头的电信号进行放大、检波；
[0038](5)单片机对电信号进行A/D转换，并对信号进行处理，当送入的信号大于预设的安全值时，单片机就送出信号，驱动显示屏亮，即表示此位置有油；
[0039](6)包括显示电路及示波管的显示屏对电信号进行显示；
[0040](7)两个探头的放置，将探头垂直紧贴瓷套侧壁放置，并在检测位置涂抹少量耦合剂；由于充油瓷套套管伞裙形状的特殊性，伞裙表面接触面积过小，无法放置探头，所以探头放置于两伞裙之间侧壁上，如图3所示，
[0041](8)垂直方向逐步上下移动两探头位置进行连续检测，检测位置为瓷套侧壁两相邻伞裙之间的空间；
[0042](9)液面判断；如果某位置检测结果显示有油，而其上部紧邻伞裙上方检测位置的检测结果显示无油，则说明油界面在两个检测位置之间的伞裙处。
【权利要求】
1.一种电力系统充油瓷套油位超声波测量方法，其特征在于包括步骤如下: (1)同步电路产生脉冲信号用于触发扫描电路和发射电路； (2)发射电路产生电脉冲并加于发射探头上，激励发射探头的压电晶片振动，发射超声波； (3)接收探头接收反射波后，探头内的压电晶片将反射波变为电信号； (4)接收放大电路将来自接收探头的电信号进行放大、检波； (5)单片机对电信号进行A/D转换，并对信号进行处理，当送入的信号大于预设的安全值时，单片机就送出信号，驱动显示屏亮，即表示此位置有油； (6)显示屏对检测结果进行显示； (7)将发射探头和接收探头保持在同一水平线上，两探头垂直紧贴瓷套侧壁放置； (8)垂直方向逐步上下移动两探头位置进行连续检测，检测位置为瓷套侧壁两相邻伞裙之间的空间； (9)液面判断；如果某位置检测结果显示有油，而其上部紧邻伞裙上方检测位置的检测结果显示无油，则说明油界面在两个检测位置之间的伞裙处。
2.根据权利要求1所述的电力系统充油瓷套油位超声波测量方法，其特征在于:所述步骤(2)发射电路产生的电脉冲为几百伏至上千伏数量级的电脉冲。
3.根据权利要求1所述的电力系统充油瓷套油位超声波测量方法，其特征在于:所述步骤(4)中的接收放大电路包括衰减器、放大器及检波器。
4.根据权利要求1所述的电力系统充油瓷套油位超声波测量方法，其特征在于:所述步骤(7)在两个探头放置时，在检测位置涂抹耦合剂。
【文档编号】G01F23/296GK103604483SQ201310628787
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】程明, 王荣亮, 马崇, 陈韶瑜 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司