一种电缆绝缘料性能快速检测方法及系统与流程

本发明涉及电力电缆质量管控，特别涉及一种电缆绝缘料性能快速检测方法及系统。

背景技术：

1、电缆系统的本质安全直接关系到电网系统的安全运行，而电缆绝缘材料的性能控制直接影响到成品电缆的质量。目前，各电压等级所用的绝缘料的性能都有明确的要求，到货后针对电缆绝缘料开展压片后的机械性能、电气性能等测试以验证该批次绝缘料符合生产要求。

2、传统的方法耗试验周期长、效率低、损耗大，操作不方便，急需一种能够针对绝缘料进行高效率的性能判断方法。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种基于近红外光谱的电缆绝缘料的性能快速检测技术方法及系统，在石化装置或电缆厂生产进行电缆生产前对绝缘料的性能进行判别。

2、本发明还提出一种具有上述电缆绝缘料性能快速检测方法的装置。

3、根据本发明的第一方面实施例的电缆绝缘料性能快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、利用近红外光源照射待测电缆绝缘材料；

5、利用光纤收集所述近红外光源的近红外光信号和所述待测电缆的漫反射光；

6、将所述近红外光信号和所述漫反射光经转换为电信号以便进行后续处理；

7、基于多元散射法预处理方法，对光谱强度信号进行处理，确定处理后的光谱强度信号；

8、采用savitzky-golay平滑法对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消躁，得到有效光谱波长范围内的光谱特征；

9、基于所述光谱特征建立回归模型并进行还原，得到多元模型，根据所述多元模型确定待测电缆绝缘材料的绝缘性能。

10、根据本发明实施例的电缆绝缘料性能快速检测方法，至少具有如下有益效果：该方法采用近红外光谱方式，并基于光谱特征构建的非线性定量模型对电缆绝缘料的机械性能等关键性能开展预测，以实现对电缆绝缘料性能参数的获取。建立一种便携式、无损式的绝缘材料性能快速检测手段，加快检测速度，提高检测效率，减少人力资源，解决电缆绝缘材料性能检测实施不便、覆盖度不足问题，实现对到货电缆及附件核心部件材料品质即时快速全覆盖式检测。

11、根据本发明的一些实施例，所述近红外光源为卤钨灯或氦-氖灯，能够发射频率在780～2526nm范围内的近红外光。

12、根据本发明的一些实施例，所述利用光纤收集所述近红外光源的近红外光信号和所述待测电缆的漫反射光的步骤中，采用的是低羟基的1+6型光纤，中间的一束光纤用于收集来自样品的漫反射光，其余周围的6束光纤用于输送来自光源的近红外光。

13、根据本发明的一些实施例，所述将所述近红外光信号和所述漫反射光经转换为电信号发送给计算机的步骤中，通过4个32位高速a/d光信号转换器将光谱信号转化为电信号。

14、根据本发明的一些实施例，所述基于多元散射法预处理方法，对光谱强度信号进行微分处理，确定处理后的光谱强度信号的步骤中，具体包括：

15、利用近红外光谱平滑法，最小二乘法，多元散射法对光谱强度信号进行预处理。

16、根据本发明的一些实施例，所述采用savitzky-golay平滑法对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消躁，得到有效光谱波长范围内的光谱特征的步骤中，主要是通过光程校正、光谱异常点优化选择和噪声去除，得到有效光谱波长范围内的光谱特征；其中，光谱特征包括峰中心点特征波长、特征峰高、峰面积。

17、根据本发明的第二方面实施例的电缆绝缘料性能快速检测装置，其特征在于，包括：

18、照射模块，能够利用近红外光源照射待测电缆绝缘材料；

19、光纤采集模块，能够利用光纤收集所述近红外光源的近红外光信号和所述待测电缆的漫反射光；

20、光电转换模块，能够将所述近红外光信号和所述漫反射光经转换为电信号以便进行后续处理；

21、信号预处理模块，能够基于多元散射法预处理方法，对光谱强度信号进行处理，确定处理后的光谱强度信号；

22、光谱分析模块，能够采用savitzky-golay平滑法对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消躁，得到有效光谱波长范围内的光谱特征；

23、模型分析模块，能够基于所述光谱特征建立回归模型并进行还原，得到多元模型，根据所述多元模型确定待测电缆绝缘材料的绝缘性能。

24、根据本发明的一些实施例，所述照射模块的近红外光源为卤钨灯或氦-氖灯，能够发射频率在780～2526nm范围内的近红外光。

25、根据本发明的一些实施例，所述光纤采集模块使用了低羟基的1+6型光纤，中间的一束光纤用于收集来自样品的漫反射光，其余周围的6束光纤用于输送来自光源的近红外光。

26、根据本发明的一些实施例，所述光电转换模块通过4个32位高速a/d光信号转换器将光谱信号转化为电信号。

27、根据本发明的一些实施例，所述信号预处理模块，使用了近红外光谱平滑法，最小二乘法，多元散射法对光谱强度信号进行预处理。

28、根据本发明的一些实施例，所述光谱分析模块通过光程校正、光谱异常点优化选择和噪声去除，得到有效光谱波长范围内的光谱特征；所述光谱特征包括峰中心点特征波长、特征峰高、峰面积。

29、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种电缆绝缘料性能快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述近红外光源为卤钨灯或氦-氖灯，能够发射频率在780～2526nm范围内的近红外光。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用光纤收集所述近红外光源的近红外光信号和所述待测电缆的漫反射光的步骤中，采用的是低羟基的1+6型光纤，中间的一束光纤用于收集来自样品的漫反射光，其余周围的6束光纤用于输送来自光源的近红外光。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述近红外光信号和所述漫反射光经转换为电信号发送给计算机的步骤中，通过4个32位高速a/d光信号转换器将光谱信号转化为电信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多元散射法预处理方法，对光谱强度信号进行微分处理，确定处理后的光谱强度信号的步骤中，具体包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用savitzky-golay平滑法对所述处理后的光谱强度信号进行平滑消躁，得到有效光谱波长范围内的光谱特征的步骤中，主要是通过光程校正、光谱异常点优化选择和噪声去除，得到有效光谱波长范围内的光谱特征；其中，光谱特征包括峰中心点特征波长、特征峰高、峰面积。

7.一种电缆绝缘料性能快速检测装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述照射模块的近红外光源为卤钨灯或氦-氖灯，能够发射频率在780～2526nm范围内的近红外光。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光纤采集模块使用了低羟基的1+6型光纤，中间的一束光纤用于收集来自样品的漫反射光，其余周围的6束光纤用于输送来自光源的近红外光。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光电转换模块通过4个32位高速a/d光信号转换器将光谱信号转化为电信号。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述信号预处理模块，使用了近红外光谱平滑法，最小二乘法，多元散射法对光谱强度信号进行预处理。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光谱分析模块通过光程校正、光谱异常点优化选择和噪声去除，得到有效光谱波长范围内的光谱特征；所述光谱特征包括峰中心点特征波长、特征峰高、峰面积。

技术总结
本发明公开了一种电缆绝缘料性能快速检测方法，并公开了具有电缆绝缘料性能快速检测方法的装置，该方法采用近红外光谱方式，并基于光谱特征构建的非线性定量模型对电缆绝缘料的机械性能等关键性能开展预测，以实现对电缆绝缘料性能参数的获取。建立一种便携式、无损式的绝缘材料性能快速检测手段，加快检测速度，提高检测效率，减少人力资源，解决电缆绝缘材料性能检测实施不便、覆盖度不足问题，实现对到货电缆及附件核心部件材料品质即时快速全覆盖式检测。

技术研发人员：黄凯文,王昱力,欧阳本红,赵鹏,刘松华,王格,邓显波,夏荣,刘宗喜,李文杰,袁建军
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15