一种用于电缆绝缘缺陷检测的复合传感器的制作方法

本发明涉及电缆绝缘检测领域，具体地，涉及一种用于电缆绝缘缺陷检测的复合传感器。

背景技术：

随着城市电网用电负荷的不断增涨，电力电缆的绝缘故障概率也大大增加，在电缆发生绝缘故障之前都会有局部放电产生，通过检测局部放电信号可以及时发现电缆中存在的绝缘缺陷，避免发生绝缘故障，开展电力电缆局部放电检测保障对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。

当前电力电缆的局部放电检测方法主要有高频电磁耦合法、特高频法、超声波检测法等。其中，高频电磁耦合法通过在电缆本体或接地线上套接高频传感器来检测发生局放时电缆本体或接地线中流过的高频脉冲电流信号；特高频法通过在电缆接头附近放置特高频传感器，检测发生局放时辐射出的特高频电磁波信号；超声波法通过在电缆接头附近放置超声波传感器，检测发生局放时辐射出的超声波信号。

电力电缆的运行环境复杂，干扰源较多，采用单一的检测技术对电缆进行检测时，由于干扰的影响，检测结果的误判率较高，如电缆附近的手机通讯、汽车发动机点火等都会对特高频检测结果产生影响，电缆接头附近的机械振动噪声都会被超声波传感器检测到，与电缆电气回路相连接的任何设备上有电磁干扰脉冲都会传到高频传感器上，影响高频检测结果。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的电力电缆的局部放电检测方法采用单一的检测技术进行检测，存在检测不准确的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于电缆绝缘缺陷检测的复合传感器，解决了现有的电力电缆的局部放电检测方法采用单一的检测技术进行检测，存在检测不准确的技术问题，实现了通过复合传感器能够同时实现多种检测方法，提高了检测准确率的技术效果。

由于高频法、特高频法和超声波法检测的是不同的物理量，检测原理及检测频段相差巨大，因而干扰源本身也相差较大，即，对于不同的检测方法，其干扰源是不同的，同一干扰源只对一种检测方法产生影响，而一般不能同时对其它的检测方法也产生影响。

为了提高电缆现场检测过程中的抗干扰性能及提高局放检测结果的可靠性，有必要结合不同的检测技术，同步检测，相互验证。本发明提供了一种可以支持超声和高频信号同步检测的新型复合传感器。

本发明提供了一种复合型传感器，可以同时支持超声波和高频信号检测，此外，在传感器结构上改变了传统搭扣锁紧传感器的结构，采用内置式锁扣，此种形式减小了锁扣的体积，增加了传感器的美观，并且锁紧后有固定作用，有效的解决了合页3连接后传感器的晃动问题，提高了传感器的性能，从而完美的解决了结构本身可能导致传感器性能不稳定、不一致的问题；在接头部位设计有一个u形结构，可以有效的保护接头，避免碰撞或掉落的时候对接头的损害。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。

一种用于电缆局放检测的声电联合型传感器，包括一个金属屏蔽盒1和盒盖2，其中，金属屏蔽盒1整体形状为一个圆环，在圆环的中心圆孔周围设有一环形腔形成盒体空间；整个金属屏蔽盒1从中心分成两半1.1与1.2，两半的一端通过采用合页3连接组合，另一端有一个方形的突起结构，内部安装内置式锁扣4进行连接，屏蔽盒1.1与1.2上，分别有一个突出的u形结构，u型结构的底部，分别有一个相同的安装孔，用来安装两个相同的bnc接头：bnc接头ⅰ7和bnc接头ⅱ8；盒盖2的外形与金属屏蔽盒保持一致，同样分为两半2.1与2.2，分别盖设在各自一半上；在环形腔底部垫设有由两个半圆环组成的绝缘垫圈5，在绝缘垫圈5上安放有由两个半圆环组成的磁芯6，其中一个半圆磁芯6.1上缠绕有一定匝数的金属线圈，可以接收到高频信号，所述金属线圈与bnc接头ⅰ7连接，bnc接头ⅰ7用同轴线缆连接测试设备用于高频信号的输出；在其中一半的盒盖2.2上，有一个圆孔2.3，用来安装一个非接触式超声传感器9，可以接收到超声信号，非接触式超声传感器9与bnc接头ⅱ8连接，bnc接头ⅱ8用同轴线缆连接测试设备用于超声信号的输出。

本发明中，在金属屏蔽盒1端面上开设有螺钉孔，在盒盖2上对应开设有连接孔，通过采用螺钉将盒盖2固定盖在金属屏蔽盒1上；盒盖2的中心圆孔边沿设有固定台阶2.4用于固定绝缘垫圈5；盒盖2.2上开设有圆孔2.3，用来安装非接触式超声传感器9。

本发明中，在金属屏蔽盒1内的圆孔边沿至环形腔方向设有一支撑环1.3，在绝缘垫圈5中间孔边沿相应设有一台阶5.1，与屏蔽盒1内的1.3配合使用，固定绝缘垫圈5。

本发明中，在金属屏蔽盒1.1与1.2内的环形腔中，位于bnc接头ⅰ7与bnc接头ⅱ8处分别开设有u型槽，作为两个bnc接头的安装空间。

本发明中，锁扣4由锁芯4.1、锁片4.2、暗扣4.3三部分组成，为内置插入式锁扣，安装于金属屏蔽盒1内部；锁芯4.1顶部为一个圆锥形状，圆锥底部连接一个直径略小的圆柱结构，底部为外螺纹结构，安装于金属屏蔽盒1.2的一端；锁片4.2为片状结构，中心部位开有圆孔，安装于金属屏蔽盒1.1的一端，锁片4.2的底部压一个弹簧，锁芯4.1依靠顶部的圆锥结构插入锁片4.2的中心孔后，弹簧弹起，卡住圆锥结构底部的圆柱结构，即可锁紧；暗扣4.3由两个圆柱连接在一起组成，两个圆柱体的直径不同，直径略大的一头压在锁片4.2上，盒盖2.1上开有一个圆孔，直径与暗扣4.3中直径略小的圆柱体保持一致，暗扣4.3中直径略小的圆柱体穿过该圆孔，将盒盖用螺丝固定好后，即可把暗扣(4.3)进行固定，按压暗扣4.3，锁片4.2下压，即可打开锁芯4.1，从而打开传感器。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、市面上现有传感器一般采用合页与搭扣的连接方式，由于合页的制造精度原因，造成的结果是传感器闭合后，左右两半结构会晃动，造成测试结果不准确、传感器性能不稳定、传感器之间一致性不好等一系列问题，而该发明的内置式锁扣很好的解决了传感器左右两半闭合后晃动的情况，牢固可靠，能稳定，传感器之间一致性好，并且减小了传感器的体积，外形小巧美观。

2、市面上现有的传感器中，接头一般都裸露在传感器的外部，如果传感器意外掉落或者在测试时有一些碰撞的话，非常容易造成接头的损坏或者变形，从而造成传感器的损耗，而该发明就很好避免了这些意外情况对接头的损坏，在接头的外部有一道保护装置，可以有效的保护接头，不会出现因接头损坏而造成传感器无法使用的情况，从而增加了传感器的使用寿命。

3、市面上现有的传感器只能测量电缆高频信号，而本发明具有声电联合的功能，在测试高频信号的同时，也能够同步测试超声信号，测试更全面，抗干扰性能更强，结果更准确，应用更广泛。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是用于电缆绝缘缺陷检测的复合传感器的结构示意图；

图2是高频传感器整体结构示意图及沿中心线剖开后的示意图；

图3是高频传感器内部结构示意图；

图4是屏蔽盒结构示意图；

图5为盒盖结构示意图；

图6是绝缘垫圈结构示意图；

图7是锁芯及安装后结构示意图；

图8是锁片、暗扣及安装后结构示意图；

图9是锁扣锁紧后结构示意图；

图10为非接触式超声传感器示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于电缆绝缘缺陷检测的复合传感器，解决了现有的电力电缆的局部放电检测方法采用单一的检测技术进行检测，存在检测不准确的技术问题，实现了通过复合传感器能够同时实现多种检测方法，提高了检测准确率的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

见图2，图3，一种用于电缆局放检测的声电联合型传感器，包括一个金属屏蔽盒1和盒盖2，其中，金属屏蔽盒1整体形状为一个圆环，在圆环的中心圆孔周围设有一环形腔形成盒体空间；整个金属屏蔽盒1从中心分成两半1.1与1.2，两半的一端通过采用合页3连接组合，另一端有一个方形的突起结构，内部安装内置式锁扣4进行连接，屏蔽盒1.1与1.2上，分别有一个突出的u形结构，u型结构的底部，分别有一个相同的安装孔，用来安装两个相同的bnc接头：bnc接头ⅰ7和bnc接头ⅱ8；盒盖2的外形与金属屏蔽盒保持一致，同样分为两半2.1与2.2，分别盖设在各自一半上；在环形腔底部垫设有由两个半圆环组成的绝缘垫圈5，在绝缘垫圈5上安放有由两个半圆环组成的磁芯6，其中一个半圆磁芯6.1上缠绕有一定匝数的金属线圈，可以接收到高频信号，所述金属线圈与bnc接头ⅰ7连接，bnc接头ⅰ7用同轴线缆连接测试设备用于高频信号的输出；在其中一半的盒盖2.2上，有一个圆孔2.3，用来安装一个非接触式超声传感器9，可以接收到超声信号，非接触式超声传感器9与bnc接头ⅱ8连接，bnc接头ⅱ8用同轴线缆连接测试设备用于超声信号的输出。

见图4，图5，本发明中，在金属屏蔽盒1端面上开设有螺钉孔，在盒盖2上对应开设有连接孔，通过采用螺钉将盒盖2固定盖在金属屏蔽盒1上；盒盖2的中心圆孔边沿设有固定台阶2.4用于固定绝缘垫圈5；盒盖2.2上开设有圆孔2.3，用来安装非接触式超声传感器9。

见图4、图6，本发明中，在金属屏蔽盒1内的圆孔边沿至环形腔方向设有一支撑环1.3，在绝缘垫圈5中间孔边沿相应设有一台阶5.1，与屏蔽盒1内的1.3配合使用，固定绝缘垫圈5。

见图4，本发明中，在金属屏蔽盒1.1与1.2内的环形腔中，位于bnc接头ⅰ7与bnc接头ⅱ8处分别开设有u型槽，作为两个bnc接头的安装空间。

见图7，图8及图9，本发明中，锁扣4由锁芯4.1、锁片4.2、暗扣4.3三部分组成，为内置插入式锁扣，安装于金属屏蔽盒1内部；锁芯4.1顶部为一个圆锥形状，圆锥底部连接一个直径略小的圆柱结构，底部为外螺纹结构，安装于金属屏蔽盒1.2的一端；锁片4.2为片状结构，中心部位开有圆孔，安装于金属屏蔽盒1.1的一端，锁片4.2的底部压一个弹簧，锁芯4.1依靠顶部的圆锥结构插入锁片4.2的中心孔后，弹簧弹起，卡住圆锥结构底部的圆柱结构，即可锁紧；暗扣4.3由两个圆柱连接在一起组成，两个圆柱体的直径不同，直径略大的一头压在锁片4.2上，盒盖2.1上开有一个圆孔，直径与暗扣4.3中直径略小的圆柱体保持一致，暗扣4.3中直径略小的圆柱体穿过该圆孔，将盒盖用螺丝固定好后，即可把暗扣4.3进行固定，按压暗扣4.3，锁片4.2下压，即可打开锁芯4.1，从而打开传感器。

本发明在测量时打开锁扣4，将传感器“钳住被测电流”，使其从传感器的中心通过；利用特征阻抗为50欧姆的同轴电缆将bnc接头7的输出信号连接到输入阻抗为50欧姆的测量装置上；通过测量到的电压信号即可换算得到相应的被测电流信号，详见图2。

本发明中，所述金属屏蔽盒1由较轻质的金属制成，起屏蔽外部电磁干扰信号的作用。与市场上现有的传感器结构相比，该传感器的金属屏蔽盒1去掉了搭扣，改为内置插入式锁扣，此种形式减小了锁扣的体积，增加了传感器的美观，并且锁紧后有固定作用，有效的解决了合页3连接后传感器的晃动问题，提高了传感器的性能，从而完美的解决了结构本身可能导致传感器性能不稳定、不一致的问题；另外在接头部位设计有一个u形结构，可以有效的保护接头，避免碰撞或掉落的时候对接头的损害。

本发明中，所述盒盖2与金属屏蔽盒1所用材料相同，且与屏蔽盒1的外形一致，同样起到屏蔽外部电磁干扰信号的作用。

本发明中，所述绝缘垫圈5材料为绝缘性能良好，且机械性能较好的塑料，从中间分为两半，分别安放于两部分屏蔽盒壳体1的底部，用于隔离磁芯6与金属屏蔽盒1，避免磁芯6与金属屏蔽盒1直接接触。

本发明中，所述锁扣3采用内置插入式锁扣，按压下暗扣4.3即可打开或闭合传感器，非常简单可靠，造型美观，详见图7、图8及图9。

本发明中，所述磁芯6采用采用高磁导率、高线性度的铁磁材料，形状为截面是矩形的圆环。将磁芯沿直径切开后，在其中一半磁芯的矩形断面上粘贴一个与截面同样形状的、厚度固定的绝缘树脂薄片，这样在闭合时磁芯6中会形成气隙。磁芯尺寸略小于屏蔽盒1的内腔体，安装完成后，腔体内部浇注环氧树脂，一方面起固定及保护作用，另一方面完全避免磁芯6与金属屏蔽盒1接触。

本发明中，所用非接触式超声传感器9为接收型传感器，型号为fus-40cr，灵敏度高，性能稳定、可靠，详见图10。

本发明中，所述两个bnc接头为市面上常规的bnc接头。

高频传感器两半金属屏蔽盒1的一头用一个合页3连接，另一头用锁扣4进行锁紧和打开，两半绝缘垫圈5安放于金属屏蔽盒1的内腔体底部，两个半圆磁芯6的其中一个上缠绕一定匝数的金属线圈后，安放于金属屏蔽盒1的内腔体，金属线圈与bnc接头7连接，完成后在金属屏蔽盒1的内腔体里浇注环氧树脂，最后盖上盒盖2。

本发明所用主要元件详细情况如下：

金属屏蔽盒1：一端依靠一个合页进行连接，另一端用一个锁扣3进行锁紧；

绝缘垫圈5：安放于金属屏蔽盒1的内腔体底部，起绝缘作用；

磁芯6：两个半圆的磁芯6的其中一半缠绕一定匝数的金属线圈，安放于绝缘垫圈5上，放置于金属屏蔽盒1内；

bnc接头ⅰ7：bnc接头ⅰ7与磁芯6.1上缠绕的金属线圈连接。

bnc接头ⅱ8：bnc接头ⅱ8与非接触式超声传感器9连接。

现场实际使用过程中，传感器屏蔽盒套接在电缆本体或接地线上，有超声传感器的一面朝向电缆接头，通过同轴线缆连接传感器和检测分析设备即可进行局放超声波及高频信号的检测及分析。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。