一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测装置的制作方法

本实用新型属于支柱瓷绝缘子检测领域，特别是涉及一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测装置。

背景技术：

高压电气设备作为电力系统的重要组成部分，其运行状况直接关系着电网的安全稳定，而电网中断路器又是高压电气设备的重要组成部分，一旦发生故障必然会对电网的可靠运行造成威胁；根据统计数据表明，60％-70％的断路器故障都是由起支撑作用的支柱瓷绝缘子发生破损而引起的。近几年输变电设备的运行实践表明，防止支柱绝缘子破损行之有效的方法是对支柱绝缘子进行检查或检测；这种方法能够提前发现其外部和内部的缺陷，从而尽早排除事故隐患。

目前，常用的最有效的检测方法是在绝缘子法兰口附近进行超声爬波检测，此方法对发现铸铁法兰内部裂纹的检测非常有效；但超声波检测必须在停电状态下进行，同时该检测法比较费时、费力，难以实现对变电站绝缘子的普查工作，在一定程度上增加了工作人员的劳动压力。

因此有待研究一种利用激光诱振来对支柱瓷绝缘子进行非接触带电检测的方法来提高人们的检测效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测装置，通过将脉冲激光器产生的激光经透镜系统后照射在支柱瓷绝缘子的表面上并激发出超声信号，且此超声信号经超声接收系统后送入计算机中进行支柱瓷绝缘子破损检测，解决了现有超声波检测方法不能够在支柱瓷绝缘子带电情况下进行检测以及检测效率低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测装置，包括脉冲激光器、透镜系统、超声接收系统和计算机；所述透镜系统包括分光镜、衰减片、第一透镜和第二透镜；

其中，所述分光镜、衰减片和第一透镜构成第一光路；所述分光镜和第二透镜构成第二光路；

所述脉冲激光器产生的激光照射在透镜系统的分光镜上；

所述超声接收系统包括第一光电探测器、自适应激光干涉仪、第二光电探测器、数据采集卡和信号处理器；所述第一光电探测器、数据采集卡和信号处理器之间依次电性连接并构成一触发通路；所述自适应激光干涉仪、第二光电探测器、数据采集卡和信号处理器之间依次电性连接并构成一检测通路；

所述信号处理器与计算机电性连接；

所述触发通路接收通过第一光路上传导的激光；所述检测通路接收第二光路的激光照射在支柱瓷绝缘子所产上的超声信号。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过将脉冲激光器产生的激光经透镜系统后照射在支柱瓷绝缘子的表面上并激发出超声信号，且此超声信号经超声接收系统后送入计算机中进行支柱瓷绝缘子破损检测；此检测过程在支柱瓷绝缘子带电情况下通过激光使支柱瓷绝缘子产生振动激励，并通过计算机的软件分析支柱瓷绝缘子的声学响应来判断支柱瓷绝缘子是否存在缺陷，有效的提高了支柱瓷绝缘子的检测效率，并减轻了工作人员的劳动压力，及早排除电力隐患，保证电力的正常输出。

2、本实用新型通过将脉冲激光器产生的激光经分光镜作用后产生两激光束，一激光束经第一光路和触发通路后送入到计算机中，作为超声信号的采集触发，可有效的避免了外界对支柱瓷绝缘子检测装置的干扰，保证了支柱瓷绝缘子缺陷的检测精度。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测装置的原理图；

图2为本实用新型一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测装置的结构图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-脉冲激光器，2-透镜系统，3-超声接收系统，4-计算机，201-分光镜，202-衰减片，203-第一透镜，204-第二透镜，301-第一光电探测器，302-自适应激光干涉仪，303-第二光电探测器，304-数据采集卡，305-信号处理器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1-2所示，本实用新型为一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测装置，包括脉冲激光器1、透镜系统2、超声接收系统3和计算机4；透镜系统2包括分光镜201、衰减片202、第一透镜203和第二透镜204；脉冲激光器1为YAG脉冲激光器；

其中，分光镜201、衰减片202和第一透镜203构成第一光路；分光镜201和第二透镜204构成第二光路；透镜系统2主要是作用是将脉冲激光器1所产生的激光分成第一激光束和第二激光束，第一激光束经衰减和聚焦后被触发通路进行接收处理；第二激光束经聚焦后照射在支柱瓷绝缘子表面产生超声信号，并被检测通路进行接收处理。

其中当脉冲激光入射到支柱瓷绝缘子固体表面时，支柱瓷绝缘子固体浅表面吸收光能并迅速转化为热能，使支柱瓷绝缘子表面产生瞬间局部温升现象，支柱瓷绝缘子固体浅表面由于温升现象发生体积膨胀而产生表面切向力，从而激发出超声信号。如果入射激光的光功率密度低于固体表面的损伤阈值，则产生的热能不会熔化支柱瓷绝缘子的固体表面，而支柱瓷绝缘子表层的局部温升没有导致材料的任何相变，此时主要是热弹激发起主要作用。热弹激发效应对材料表面不会产生损伤，这不仅符合严格无损检测的特点，且能产生声波。在支柱瓷绝缘子中传播的超声波遇到裂纹和气隙缺陷时，会产生超声回波；通过检测超声波与超声回波，即可对缺陷的位置和特征进行判断；而本实用新型就是利用此原理对支柱瓷绝缘子的缺陷进行检测。

脉冲激光器1产生的激光照射在透镜系统2的分光镜201上；

超声接收系统3包括第一光电探测器301、自适应激光干涉仪302、第二光电探测器303、数据采集卡304和信号处理器305；第一光电探测器301、数据采集卡304和信号处理器305之间依次电性连接并构成一触发通路；自适应激光干涉仪302、第二光电探测器303、数据采集卡304和信号处理器305之间依次电性连接并构成一检测通路；当触发通路被触发后，并将采集触发信号发送至计算机4，则计算机4通过检测通路来对支柱瓷绝缘子的缺陷进行检测。

信号处理器305与计算机4电性连接；

触发通路接收通过第一光路上传导的激光；检测通路接收第二光路的激光照射在支柱瓷绝缘子所产上的超声信号。

实施例二

如图2所示，一种基于激光诱振的支柱瓷绝缘子检测方法，包括以下步骤：

S001：脉冲激光器1产生的激光通过分光镜201分成第一激光束和第二激光束；

S002：第一激光束依次经第一光路上的衰减片202衰减和第一透镜203聚焦后，被第一光电探测器301接收；

S003：第一光电探测器301将接收到的第一激光束转化为电信号送入数据采集卡304中，作为超声信号的采集触发；数据采集卡304将采集到的电信号输送至信号处理器305处理后，送入计算机4中，此采集触发信号被计算机4接收后才对检测通路上采集的数据信息进行分析，保证了支柱瓷绝缘子的检测准确性；

S004：第二激光束经第二光路上的第二透镜204聚焦后，照射在支柱瓷绝缘子的表面上并激发出超声信号；

S005：超声信号经自适应激光干涉仪302接收，且自适应激光干涉仪302将接收到的超声信号解调后以电压的形式传输到第二光电探测器303；

S006：第二光电探测器303将电信号送入到数据采集卡304中；数据采集卡304将采集到的电信号输送至信号处理器305处理后，送入计算机4中，并在计算机4的屏幕上实时显示信号处理器305输送的数据信息；计算机4通过分析软件接收支柱瓷绝缘子的声学响应，并判断支柱瓷绝缘子是否存在缺陷。

其中，脉冲激光器1所产生的激光波长为532nm，脉宽为10ns；且激光的重复频率为10Hz；

其中脉冲激光器1所产生的单脉冲激光能量不超过180mJ。

其中，第一激光束的能量为脉冲激光器1所产生激光能量的5％。

此检测方法可检测并判断支柱瓷绝缘子内外是否有裂纹，裂纹的部位，机械强度是否降低或丧失，以及绝缘子是否老化这些缺陷；操作简单，可以实现支柱瓷绝缘子的带电检测。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。