一种吸盘式局部放电超声波传感器的制作方法

本发明涉及高压电气设备的局部放电检测和故障定位技术领域，具体涉及一种吸盘式局部放电超声波传感器。

背景技术：
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局部放电是评估高压电气设备的绝缘性能的重要指标。高压电器内部产生局部放电现象，其瞬间释放的能量使分子间产生剧烈碰撞，并在宏观上形成一种压力产生超声波脉冲，此时局部放电源如同一个声源，向外发出超声波。现有的超声波传感器一般都是磁吸附式的，能够吸附在材料为铁的外壁上，例如变压器、电抗器等，但是有些高压设备外壳材料为铝，例如GIS等开关设备，磁吸附超声传感器无法吸附GIS外壁，需要操作人员用手一直按住，容易导致测量误差，严重影响工作效率。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种吸盘式局部放电超声波传感器，不仅对超声波具有较高的接收灵敏度，而且抗电磁干扰能力强，能够保证在各种材质和不同形状的高压电气设备外壁有效接触，实现准确监测，且安装方便，工作效率高，特别适于检测材质为铝的高压电气设备内部局部放电产生的超声波信号。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种吸盘式局部放电超声波传感器，包括不锈钢外壳、不锈钢外壳内设置的超声波调理板、不锈钢外壳上设有的输出接头、不锈钢外壳前端设有的连接杆、跟连接杆连接的屏蔽罩、屏蔽罩内设置的隔音筒、隔音筒腔体内设有的压电陶瓷振子、隔音筒前端的硅胶吸盘，此外还包括密封挡板和螺纹状硅胶外壁，所述螺纹状硅胶外壁跟不锈钢外壳连接，所述密封挡板、螺纹状硅胶外壁和硅胶吸盘形成真空气室，所述连接杆贯穿密封挡板跟屏蔽罩连接。

所述超声波调理板包括阻抗变换模块、第一级放大线路、第二级放大线路、第三级放大线路和第四级放大线路，先由阻抗变换模块中阻抗匹配三极管对输入信号进行阻抗变换，在第一级放大线路将压电陶瓷振子接收到的超声波信号滤波放大5倍，然后信号经过第二级放大线路放大20倍，接着由第三级放大线路放大50倍，最后由第四级放大线路放大100倍通过射频线连接输出接头输出。

特别地，所述压电陶瓷振子为片状。

所述吸盘式局部放电超声波传感器采用压电陶瓷振子耦合超声波信号，并通过隔音筒与其它金属部件隔离，压电陶瓷振子通过连接杆连接超声波调理板，所述超声波调理板先由阻抗匹配三极管进行阻抗变换，在第一级放大线路将压电陶瓷振子接收到的超声波信号滤波放大5倍，然后信号经过第二级放大线路放大20倍，接着由第三级放大线路放大50倍，最后由第四级放大线路放大100倍，最后经过阻抗变换由输出接头输出有效的超声波信号，由后台处理数据，进行AD转换，得到超声信号幅值，相位，能量，放电次数，确定放电故障点位置。

利用连接杆压紧压电陶瓷振子，按压密封挡板，压缩真空气室，利用硅胶吸盘的密封性，在真空气室内部产生负压，保证压电陶瓷振子与高压电气设备外壁有效可靠接触。

不锈钢外壳能够有效的保护超声波调理板和输出接头应对外部应力的冲击，防止外力损坏超声波调理板和输出接头。

本发明的有益效果如下：

本发明不仅对超声波具有较高的接收灵敏度，而且抗电磁干扰能力强，使用非常方便，能够保证在各种材质和不同形状的高压电气设备外壁有效接触，实现准确监测，且安装方便，工作效率高，特别适于检测材质为铝的高压电气设备内部局部放电产生的超声波信号。

附图说明：

图1是本发明的结构纵剖面示意图；

其中，1、不锈钢外壳，2、超声波调理板，3、输出接头，4、连接杆，5、屏蔽罩，6、隔音筒，7、压电陶瓷振子，8、硅胶吸盘，9、密封挡板，10、螺纹状硅胶外壁，11、真空气室。

图2是超声波调理板原理图；

其中，Q1是阻抗匹配三极管，U1是第一级放大线路，放大5倍，U2是第二级放大线路，放大20倍，U3是第3级放大线路，放大50倍，U4是第四级放大线路，放大100倍。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

如图1所示的一种吸盘式局部放电超声波传感器，包括不锈钢外壳1、不锈钢外壳1内设置的超声波调理板2、不锈钢外壳1上设有的输出接头3、不锈钢外壳1前端设有的连接杆4、跟连接杆4连接的屏蔽罩5、屏蔽罩5内设置的隔音筒6、隔音筒6腔体内设有的片状压电陶瓷振子7、隔音筒6前端的硅胶吸盘8，此外还包括密封挡板9和螺纹状硅胶外壁10，所述螺纹状硅胶外壁10跟不锈钢外壳1连接，所述密封挡板9、螺纹状硅胶外壁10和硅胶吸盘8形成真空气室11，所述连接杆4贯穿密封挡板9跟屏蔽罩5连接。

所述超声波调理板2包括阻抗变换模块、第一级放大线路、第二级放大线路、第三级放大线路和第四级放大线路，先由阻抗变换模块中阻抗匹配三极管Q1对输入信号进行阻抗变换，在第一级放大线路U1将压电陶瓷振子接收到的超声波信号滤波放大5倍，然后信号经过第二级放大线路U2放大20倍，接着由第三级放大线路U3放大50倍，最后由第四级放大线路U4放大100倍，通过射频线连接输出接头3输出。

在高压电气设备中局部放电产生的超声波以球面波形式向周围传播，产生超声波的类型分析纵波和横波，超声波传到外壁时，分为两部分，一部分穿越箱壁，仍以纵波形式向外传播，另一部分则以横波形式沿箱壁向周围传播。使用时，利用连接杆4压紧压电陶瓷振子7，按压密封挡板9，压缩真空气室11，利用硅胶吸盘8的密封性，在真空气室11内部产生负压，保证压电陶瓷振子7与高压电气设备外壁有效可靠接触，所述吸盘式局部放电超声波传感器采用片状由压电陶瓷振子7耦合超声波信号，并通过隔音筒6与其它金属部件隔离，压电陶瓷振子7通过连接杆4将超声信号传输给超声波调理板2，如图2所示，超声波调理板2先由阻抗匹配三极管Q1进行阻抗变换，在第一级放大线路U1将压电陶瓷振子接收到的超声波信号滤波放大5倍，然后信号经过第二级放大线路U2，放大20倍，接着由第三级放大线路U3，放大50倍，最后由第四级放大线路U4放大100倍，最后经过阻抗变换由输出接头3输出有效的50欧姆匹配超声波信号，由后台处理数据，进行AD转换，得到超声信号幅值，相位，能量，放电次数，确定放电故障点位置。

不锈钢外壳能够有效的保护超声波调理板和输出接头应对外部应力的冲击，防止外力损坏超声波调理板和输出接头。