本发明涉及电力设备检测技术领域，特别是指一种闪络定位仪检定装置和方法。
背景技术：
闪络定位仪是在封闭式气体绝缘组合电气现场验收所要求的交流耐压试验或冲击耐压试验(gb50836-2013，dl/t474.4-20062，dl/t618-1997，dl/t555-2004)时，进行击穿点定位检测的设备，其适用于各种电压等级(110kv—1000kv)的封闭式气体绝缘组合电气，即gis或hgis。同样，闪络定位仪也适用于最近特高压输电中出现新型气体绝缘高压输电线路(gil)进行耐压试验的闪络定位测定，闪络定位仪被安装于gis/gil设备的多个不同位置上。闪络定位捕捉耐压试验过程中闪络所形成的超声波信号，越靠近击穿点的闪络定位仪，其接收到的信号越强，即幅值越大。通过几路闪络定位显示的幅值进行比较，结合盆式绝缘子是声信号衰减的最大影响因素的特点，即可快速定位出击穿点。闪络定位仪工作可靠，需要对设备进行定期检定，目前最近已经制定有闪络定位仪检定的标准规范。
但是，由于缺乏专用的成套的检定设备，现阶段，闪络定位仪的检定依靠信号源为标准传感器输入特定的频率和幅值的正弦信号，标准传感器与待测闪络定位仪一对一直接连接，通过人工调节信号源幅值频率，人工读取闪络定位仪测定数据并计算分析。一套可用于现场试验的闪络定位仪至少包括10个以上的独立的闪络定位仪，对一套设备进行检定，按照目前的方法，整个检定过程繁琐，耗时长，效率低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种闪络定位仪检定装置和方法，以解决检定过程繁琐，耗时长，效率低的技术问题。
基于上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种闪络定位仪检定装置，包括上位机、射频信号源模块、声发射换能器、多个闪络定位仪和性能试验平台，所述上位机与射频信号源模块的控制端相连，所述射频信号源模块的输出端与声发射换能器相连，所述声发射换能器设置于性能试验平台的中央，所述多个闪络定位仪分别位于性能试验平台的边缘位置。
在本发明的一些实施例中，所述声发射换能器通过磁吸附罩固定在所述性能试验平台上。
在本发明的一些实施例中，所述上位机包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机指令，其中，所述计算机指令被所述处理器运行时执行如下方法：
对闪络定位仪的工作频带进行检定、对闪络定位仪的灵敏度进行检定、对闪络定位仪的非线性误差进行检定、对闪络定位仪的稳定性进行检定和对闪络定位仪的同一性进行检定中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述处理器还加载并执行：
控制射频信号源模块输出幅值1-20v的正弦波信号，频率从20khz开始到200khz止，以0.1-1khz为步长改变输出信号的频率，并同时记录每个频率下闪络定位仪输出的信号幅值；
根据所述每个频率下闪络定位仪输出的信号幅值，绘制闪络定位仪的检测频带响应曲线；
从曲线上查找信号幅值归一化输出降到0.707时的上下截止频率；计算闪络定位仪的上下截止频率误差。
在本发明的一些实施例中，所述处理器还加载并执行：
控制闪络定位仪增益调节为最大，同时关闭射频信号源模块，并记录闪络定位仪输出的背景信号幅值a0；
控制射频信号源模块的输出频率为闪络定位仪的中心频率，幅值为2倍的闪络定位仪背景信号幅值的正弦波信号，记录闪络定位仪测定的信号幅值am；
计算am/a0的值。
在本发明的一些实施例中，所述处理器还加载并执行：
控制闪络定位仪增益调节为最大；
控制射频信号源模块输出频率为闪络定位仪的中心频率的正弦波信号，从闪络定位仪的背景信号幅值开始，调节射频信号源模块的输出信号幅值u，以使闪络定位仪输出指示满刻度，分别记录此时射频信号源模块的输出信号幅值u和闪络定位仪的满刻度值a；
依次降低射频信号源模块输出信号幅值至λu，0＜λ＜1，分别记录闪络定位仪相应的示值aλ；
根据λ、a和aλ，计算个测试点各测量点的非线性误差。
在本发明的一些实施例中，所述处理器还加载并执行：
控制闪络定位仪增益调节为最大；
将闪络定位仪背景信号幅值作为稳定性检定的初始幅值ai，并以此时作为计时点；
一段时间后，控制射频信号源模块的输出频率为待测闪络定位仪中心频率fc，幅值为2倍的闪络定位仪背景信号幅值的正弦波信号，对每个闪络定位仪进行测定，记录闪络定位仪的测定的信号幅值ae；
根据ai和ae，计算闪络定位仪检测峰值的变化。
在本发明的一些实施例中，所述处理器还加载并执行：
根据每个闪络定位仪的频带检定数据、灵敏度检定数据、非线性误差检定数据和稳定性检定数据，分别计算频带检定数据的平均值、灵敏度检定数据的平均值、非线性误差检定数据的平均值和稳定性检定数据的平均值；
比较各个检定数据中的最大值和最小值与平均值的差异，以检定每个闪络定位仪对同一信号的响应的一致性。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种上述任意实施例中所述的闪络定位仪检定装置的检定方法，包括：对闪络定位仪的工作频带进行检定、对闪络定位仪的灵敏度进行检定、对闪络定位仪的非线性误差进行检定、对闪络定位仪的稳定性进行检定和对闪络定位仪的同一性进行检定。
在本发明的一些实施例中，所述对闪络定位仪的工作频带进行检定的步骤包括：控制射频信号源模块输出幅值1-20v的正弦波信号，频率从20khz开始到200khz止，以0.1-1khz为步长改变输出信号的频率，并同时记录每个频率下闪络定位仪输出的信号幅值；根据所述每个频率下闪络定位仪输出的信号幅值，绘制闪络定位仪的检测频带响应曲线；从曲线上查找信号幅值归一化输出降到0.707时的上下截止频率；计算闪络定位仪的上下截止频率误差。
在本发明的一些实施例中，所述对闪络定位仪的灵敏度进行检定的步骤包括：控制闪络定位仪增益调节为最大，同时关闭射频信号源模块，并记录闪络定位仪输出的背景信号幅值a0；控制射频信号源模块的输出频率为闪络定位仪的中心频率，幅值为2倍的闪络定位仪背景信号幅值的正弦波信号，记录闪络定位仪测定的信号幅值am；计算am/a0的值。
在本发明的一些实施例中，所述对闪络定位仪的非线性误差进行检定的步骤包括：控制闪络定位仪增益调节为最大；控制射频信号源模块输出频率为闪络定位仪的中心频率的正弦波信号，从闪络定位仪的背景信号幅值开始，调节射频信号源模块的输出信号幅值u，以使闪络定位仪输出指示满刻度，分别记录此时射频信号源模块的输出信号幅值u和闪络定位仪的满刻度值a；依次降低射频信号源模块输出信号幅值至λu，0＜λ＜1，分别记录闪络定位仪相应的示值aλ；根据λ、a和aλ，计算个测试点各测量点的非线性误差。
在本发明的一些实施例中，所述对闪络定位仪的稳定性进行检定的步骤包括：控制闪络定位仪增益调节为最大；将闪络定位仪背景信号幅值作为稳定性检定的初始幅值ai，并以此时作为计时点；一段时间后，控制射频信号源模块的输出频率为待测闪络定位仪中心频率fc，幅值为2倍的闪络定位仪背景信号幅值的正弦波信号，对每个闪络定位仪进行测定，记录闪络定位仪的测定的信号幅值ae；根据ai和ae，计算闪络定位仪检测峰值的变化。
在本发明的一些实施例中，所述对闪络定位仪的同一性进行检定的步骤包括：根据每个闪络定位仪的频带检定数据、灵敏度检定数据、非线性误差检定数据和稳定性检定数据，分别计算频带检定数据的平均值、灵敏度检定数据的平均值、非线性误差检定数据的平均值和稳定性检定数据的平均值；比较各个检定数据中的最大值和最小值与平均值的差异，以检定每个闪络定位仪对同一信号的响应的一致性。
本发明实施例提供了一种高效的、统一的实现对超声波闪络定位仪的检定装置和检定方法，可以实现闪络定位仪各计量性能高效、自动化和快速的检定，从而确保闪络定位仪的定位结果准确可靠，为gis/gil安全投运提供保障。
本发明实施例具有下述优点：通过上位机控制闪络定位仪检定所需的射频信号源，将闪络定位仪的数据读取集成一体，实现闪络定位仪检定的标准化和自动化，解决了现有闪络定位仪检定依靠人工调节射频信号源输出信号频率和幅值，人工读取闪络定位仪测定数据造成的检定耗时长，效率不高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的闪络定位仪检定装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的闪络定位仪检定装置的侧视图；
图3为本发明实施例的性能试验平台的俯视图；
图4为本发明实施例的上位机的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，其为本发明实施例的闪络定位仪检定装置的结构示意图。作为本发明的一个实施例，所述闪络定位仪检定装置包括上位机1、射频信号源模块2、声发射换能器3、多个闪络定位仪8和性能试验平台5，其中，所述上位机1与射频信号源模块2的控制端相连，所述射频信号源模块2的输出端与声发射换能器3相连，所述声发射换能器3设置于性能试验平台5的中央，所述多个闪络定位仪8分别位于性能试验平台5的边缘位置。
如图2所示，其为本发明实施例的闪络定位仪检定装置的侧视图。可选地，所述上位机1通过usb与射频信号源模块2的控制端相连，所述射频信号源模块2的输出端通过同轴电缆4与声发射换能器3相连。可选地，所述声发射换能器3通过磁吸附罩9固定在所述性能试验平台5上。
如图3所示，其为本发明实施例的性能试验平台的俯视图。所述性能试验平台5为圆柱形，所述性能试验平台5上表面的中央开设有用于放置声发射换能器3的圆孔6，所述性能试验平台5上表面的边缘位置开设有多个用于放置闪络定位仪8的圆孔7。
在本发明的另一个实施例中，所述性能试验平台5为圆柱形热轧钢a36，厚度300mm，直径600mm。所述性能试验平台5的中央开设有深2mm，直径为41mm的圆孔6，声发射换能器3位于该圆孔6内；距离性能试验平台5的圆心450mm的圆周上，均匀的开设有多个圆孔7，圆孔7的深度为2mm，直径为27mm，闪络定位仪8的超声波传感器安装固定于该圆孔7内。需要指出的是，所述圆孔7的数量与闪络定位仪8的数量相同，每个圆孔7内安装有一个闪络定位仪8的超声波传感器。
可选地，所述射频信号源模块2为射频信号发生器。较佳地，所述射频信号源模块2为rigoldg4162信号发生器，主要为闪络定位仪检定提供调频调幅信号源，信号源频率为1-160mhz，信号幅值范围为0-20v。
可选地，所述声发射换能器3为声发射传感器。较佳地，所述声发射传感器的型号为ref-vl，频率范围50-600khz，灵敏度57±3db(0db＝1v/m/s)。
作为本发明的另一个实施例，如图4所示，所述上位机1包括处理器41和存储器42，所述存储器用于存储计算机指令，其中，所述计算机指令被所述处理器41运行时执行如下方法：对闪络定位仪的工作频带进行检定、对闪络定位仪的灵敏度进行检定、对闪络定位仪的非线性误差进行检定、对闪络定位仪的稳定性进行检定和对闪络定位仪的同一性进行检定中的至少一种。
该处理器可以为各种适用的处理器，例如实现为中央处理器、微处理器、嵌入处理器等形式，可以采用x86、arm等架构；存储器82可以为各种适用的存储装置，包括但不限于磁存储装置、半导体存储装置、光存储装置等，本发明的实施例对这些不作限制。
此外，根据本发明的一个实施例，处理器还可以加载并执行：控制射频信号源模块输出幅值1-20v的正弦波信号，频率从20khz开始到200khz止，以0.1-1khz为步长改变输出信号的频率，并同时记录每个频率下闪络定位仪输出的信号幅值；根据所述每个频率下闪络定位仪输出的信号幅值，绘制闪络定位仪的检测频带响应曲线；从曲线上查找信号幅值归一化输出降到0.707时的上下截止频率；计算闪络定位仪的上下截止频率误差。
作为本发明的又一个实施例，所述闪络定位仪检定装置的检定方法，包括对闪络定位仪的工作频带进行检定的步骤，具体步骤包括：
步骤101，1-12个闪络定位仪8固定在试验平台5，打开闪络定位仪8的开关；
步骤102，打开上位机1，并开启频带检测功能模块；
步骤103，建立上位机1与各闪络定位仪8的连接(有线或无线)，调节其增益为最小；
步骤104，控制射频信号源模块2输出幅值5v的正弦波信号，频率从20khz开始到200khz止，以0.5khz为步长改变输出信号的频率，并同时记录每个频率下12个闪络定位仪8输出的信号幅值；
步骤105，根据每个频率下10个闪络定位仪8输出的信号幅值，上位机1绘制出每个闪络定位仪8的检测频带响应曲线，查找出信号幅值最大的频率为中心频率fc，同时从曲线上查找信号幅值归一化输出降到0.707时的上下截止频率(-3db)；
步骤106，上位机1依据公式(1)计算每个闪络定位仪8的上下截止频率误差，
式中，f为闪络定位仪的实测上截止频率(khz)，fb为闪络定位仪的实测下截止频率(khz)。
一般地，上下限截止频率应位于20khz-200khz之间，如果上下截止频率误差小于10％，则判定该闪络定位仪的上下限截止频率误差合格。
需要指出的是，上述实施例是以12个闪络定位仪为例进行详细说明，但是本发明实施例提供的方法不限于12个，闪络定位仪的数量可以是任何数量，本发明实施例对此不做限制。以下实施例也是示例性地以12个闪络定位仪为例进行详细说明，但是并不限于12个，不再赘述。
在本发明的另一个实施例中，步骤104包括：控制射频信号源模块2输出幅值1v的正弦波信号，频率从20khz开始到200khz止，以0.1khz为步长改变输出信号的频率，并同时记录每个频率下12个闪络定位仪8输出的信号幅值。其他步骤与上述实施例相同。
在本发明的另一个实施例中，步骤104包括：控制射频信号源模块2输出幅值8v的正弦波信号，频率从20khz开始到200khz止，以0.6khz为步长改变输出信号的频率，并同时记录每个频率下12个闪络定位仪8输出的信号幅值。其他步骤与上述实施例相同。
在本发明的另一个实施例中，步骤104包括：控制射频信号源模块2输出幅值15v的正弦波信号，频率从20khz开始到200khz止，以1khz为步长改变输出信号的频率，并同时记录每个频率下12个闪络定位仪8输出的信号幅值。其他步骤与上述实施例相同。
此外，根据本发明的一个实施例，处理器还可以加载并执行：控制闪络定位仪增益调节为最大，同时关闭射频信号源模块，并记录闪络定位仪输出的背景信号幅值a0；控制射频信号源模块的输出频率为闪络定位仪的中心频率，幅值为2倍的闪络定位仪背景信号幅值的正弦波信号，记录闪络定位仪测定的信号幅值am；计算am/a0的值。
作为本发明的又一个实施例，所述闪络定位仪检定装置的检定方法，还包括对闪络定位仪的灵敏度进行检定的步骤，具体步骤包括：
步骤201，开启上位机1的灵敏度检定功能模块；
步骤202，控制闪络定位仪8增益调节为最大，同时关闭射频信号源模块2，记录每个闪络定位仪8输出的背景信号幅值a0。
步骤203，调用步骤105所测的1-12个闪络定位仪8的频带检定数据，控制射频信号源2输出频率为待测闪络定位仪8的中心频率fc，幅值为2a0的正弦波信号，逐个记录待测闪络定位仪8测定的信号幅值am。
204，上位机1计算am/a0的值。
一般的，如果am/a0的值大于1，则判定为该闪络定位仪8灵敏度达到标准。
此外，根据本发明的一个实施例，处理器还可以加载并执行：控制闪络定位仪增益调节为最大；控制射频信号源模块输出频率为闪络定位仪的中心频率的正弦波信号，从闪络定位仪的背景信号幅值开始，调节射频信号源模块的输出信号幅值u，以使闪络定位仪输出指示满刻度，分别记录此时射频信号源模块的输出信号幅值u和闪络定位仪的满刻度值a；依次降低射频信号源模块输出信号幅值至λu，0＜λ＜1，分别记录闪络定位仪相应的示值aλ；根据λ、a和aλ，计算个测试点各测量点的非线性误差。
作为本发明的又一个实施例，所述闪络定位仪检定装置的检定方法，还包括对闪络定位仪的非线性误差进行检定的步骤，具体步骤包括：
步骤301，启动上位机的非线性误差检定功能模块；
步骤302，控制闪络定位仪8增益调节为最大；
步骤303，调用步骤105所测的1-12个闪络定位仪8的频带检定数据，和步骤203所测的1-12个闪络定位仪8的灵敏度检测数据，控制射频信号源模块2输出频率为待测闪络定位仪中心频率fc的正弦波信号，以0.1mv为步长，从待测闪络定位仪背景信号幅值am开始，调节射频信号源模块2输出信号幅值，以使闪络定位仪输出指示满刻度，分别记录此时射频信号源模块2的输出信号幅值u和闪络定位仪的满刻度值a；
步骤304，依次降低射频信号源模块2输出信号幅值至λu，λ＝0.8、0.6、0.4、0.2，分别记录闪络定位仪相应的示值aλ；
步骤305，重复步骤303和步骤304，逐个对12个闪络定位仪8进行检定；
步骤306，上位机1依据公式(2)计算各测量点的非线性误差ε1，
一般地，待测闪络定位仪8各测量点的最大ε1不超过10％为合格。
需要指出的是，0.1mv是一般射频信号源最小调节精度，本发明实施例以最大精度调节电压输出，从而提高测量精度。
此外，根据本发明的一个实施例，处理器还可以加载并执行：控制闪络定位仪增益调节为最大；将闪络定位仪背景信号幅值作为稳定性检定的初始幅值ai，并以此时作为计时点；一段时间后，控制射频信号源模块的输出频率为待测闪络定位仪中心频率fc，幅值为2倍的闪络定位仪背景信号幅值的正弦波信号，对每个闪络定位仪进行测定，记录闪络定位仪的测定的信号幅值ae；根据ai和ae，计算闪络定位仪检测峰值的变化。
作为本发明的再一个实施例，所述闪络定位仪检定装置的检定方法，还包括对闪络定位仪的稳定性进行检定的步骤，具体步骤包括：
步骤401，启动上位机1的稳定性检定功能模块；
步骤402，控制闪络定位仪8增益调节为最大；
步骤403，调用步骤203所测的1-12个闪络定位仪8的灵敏度检测数据，将所测am值记录为稳定性检定的初始幅值ai，并以此时作为计时点；
步骤404，至少1小时后，依次控制射频信号源模块2的输出频率为待测闪络定位仪8中心频率fc，幅值为待测闪络定位仪8背景信号幅值2倍的正弦波信号(即2a0的正弦波信号)，对每个闪络定位仪8进行测定，记录闪络定位仪8的测定的信号幅值ae；
步骤405，上位机1依据公式(2)计算各闪络定位仪8检测峰值的变化δa；
一般地，变化率小于5％判定该闪络定位仪8稳定性合格。
此外，根据本发明的一个实施例，处理器还可以加载并执行：根据每个闪络定位仪的频带检定数据、灵敏度检定数据、非线性误差检定数据和稳定性检定数据，分别计算频带检定数据的平均值、灵敏度检定数据的平均值、非线性误差检定数据的平均值和稳定性检定数据的平均值；比较各个检定数据中的最大值和最小值与平均值的差异，以检定每个闪络定位仪对同一信号的响应的一致性。
作为本发明的另一个实施例，所述闪络定位仪检定装置的检定方法，还包括对闪络定位仪的同一性进行检定的步骤，具体步骤包括：
步骤501，启动上位机1的同一性检定功能模块；
步骤502，调用所测1-12个闪络定位仪8的频带检定数据(步骤101-105)、灵敏度检定数据(步骤201-204)、非线性误差检定数据(步骤301-306)和稳定性检定数据(步骤401-405)，计算所测1-12个闪络定位仪8各计量性能数据(即频带检定数据、灵敏度检定数据、非线性误差检定数据、稳定性检定数据)的平均值；
步骤503，比较测得数据最大值和最小值与平均值的差异，以检定个闪络定位仪对同一信号的响应的一致性。
一般地，如果每个计量性能的差异率均小于10％，则判定该套闪络定位仪8同一性合格，这对于该成套设备的使用非常重要。
本发明实施例提供了一种高效的、统一的实现对超声波闪络定位仪的检定装置和检定方法，可以实现闪络定位仪各计量性能高效、自动化和快速的检定，从而确保闪络定位仪的定位结果准确可靠，为gis/gil安全投运提供保障。
本发明实施例具有下述优点：通过上位机控制闪络定位仪检定所需的射频信号源，将闪络定位仪的数据读取集成一体，实现闪络定位仪检定的标准化和自动化，解决了现有闪络定位仪检定依靠人工调节射频信号源输出信号频率和幅值，人工读取闪络定位仪测定数据造成的检定耗时长，效率不高的问题。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。