非接触式检测输电线路导线微风振动动弯应变装置及方法与流程

本发明涉及非接触式检测输电线路导线微风振动动弯应变装置及方法，属于线路运维检测。

背景技术：

1、在风的激励下输电线路的导线发生微风振动，其中导线悬挂点附近会产生很大的动弯应力，长期如此将会疲劳断股，为有效抑制导线微风振动离不开现场实际检测，而现场测振手段的优劣主要取决于测量装置的性能，架空输电线路的微风振动测试技术是防振技术领域中的重要环节，通过获取导线动弯应变大小对输电线路微风振动潜在风险进行评估，可以定量评估防振措施效果，对防振薄弱环节开展补救措施等提升输电线路运行可靠性，国外目前普遍采用能量平衡原理来评价导线振动的情况，用能量平衡法计算微风振动，其数值分析方法较为复杂；国内目前主要是依据国标gb/t 35697-2017《架空输电线路在线监测装置通用技术规范》推荐弯曲振幅法进行，即测量导线线夹出口89mm处的导线与线夹的相对振动位移，计算获取导线动弯应变值，所用检测装置通常是在导线上利用悬臂梁式传感器测量线夹出口89mm处的弯曲振幅来计算悬挂点处的动弯应变，但在实际应用中存在安装难度大、监测位置单一等问题；光学非接触测量是以光作为感知振动的媒介，通过发射光波接受被检测物体的回波散射光信息，分析回波散射光信号与发射光束之间的相位差异，实现检测目标振动的位移、速度等物理量，中国专利公开号：cn107328463a，公开了一种架空输电线路用远距离非接触式测振方法，涉及输电线路微风振动测试技术领域，使测振仪的激光光束与瞄准镜瞄准方向平行，将测振装置对准粘贴有激光反射材料的导线被测点进行测试；中国专利公开号：cn216899217u，公开了一种远距离非接触带电测量线路导线微风振动装置，基于激光多普勒测振与目标定位相融合的光学检测技术，进行远距离非接触测量线路导线微风振动，以上所述技术方案，均是采用单束激光测量，对导线一点进行微风振动的幅值、频率测量，不能满足相关标准检测导线两点间相对振动位移要求，计算导线微风振动的动弯应变值误差较大。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种非接触式检测输电线路导线微风振动动弯应变装置及方法，采用双激光平行，利用激光多普勒测振原理远距离进行非接触测量线路导线微风振动，获取导线两点间相对振动位移，计算得到其动弯应变状态。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种非接触式检测输电线路导线微风振动动弯应变装置，包括激光发射器，所述激光发射器发射的一束激光经过第一分束镜分为参考激光和测量激光，测量激光通过第一三棱镜进入到第二分束镜，第二分束镜将测量激光分为第一测量激光和第二测量激光，第一测量激光通过第一路测量激光装置照射到被测目标导线a点表面，测量激光反射后通过接收装置进入采集器中；第二测量激光通过第二路测量激光装置照射到被测目标导线b点表面，测量激光反射后通过第一接收装置进入采集器中；所述参考激光经过第三分束镜分为第一参考激光和第二参考激光，第一参考激光通过第一路参考激光装置进入到采集器中；第二参考激光通过第二接收装置进入到采集器中，采集器与计算器连接。

3、作为优选，所述第一路测量激光装置依次包含第二三棱镜、第七分束镜和第一透镜，第一测量激光依次经过第二三棱镜、第七分束镜和第一透镜，聚焦照射到被测导线表面的a点上。

4、作为优选，所述第二路测量激光装置依次包含第四分束镜和第二透镜，第二测量激光依次经过第四分束镜和第二透镜，聚焦照射到被测导线表面的b点上。

5、作为优选，所述第一路参考激光装置包含第一声光调制器、第五分束镜和第一光学探测器，第一光学探测器与采集器信号连接。

6、作为优选，所述第二路参考激光装置包含第三三棱镜、第二声光调制器、第六分束镜和第二光学探测器，第二光学探测器与采集器信号连接

7、作为优选，所述第一接收装置为第一透镜、第七分束镜和第六分束镜，从a点反射的第一测量激光散射光穿过第一透镜、第七分束镜和第六分束镜后进入第二光学探测器中，与同光路的参考光在第二光学探测器上汇聚进行干涉及信号处理。

8、作为优选，所述第二接收装置为第二透镜、第四分束镜和第五分束镜，从b点反射的第二测量激光散射光穿过第二透镜、第四分束镜和第五分束镜后进入第一光学探测器中，与同光路的参考光在第一光学探测器上汇聚进行干涉及信号处理。

9、一种非接触式检测输电线路导线微风振动动弯应变装置的检测方法，包含以下步骤：

10、(1)获取输电线的各个物理参数，启动测量装置初始设置，调节检测装置根据目标方位，将激光发射器照射方向对准被测导线；

11、(2)在显示器上详细调整装置的瞄准方向，锁定被测导线的a、b两点目标，分别调整第一透镜和第二第二透镜焦距使测量光强度到达检测要求，接收到回反射光达到检测要求；

12、(3)第一光学探测器、第二光学探测器的ccd传感器分别与装置的两路测量激光同轴共光路，光学探测器的ccd传感器成像对被测目标实时监测，对其偏移量变化实时回传计算机，计算机根据被测目标位置，控制固定架的两轴伺服电机，全方位调整装置角度跟踪检测目标。

13、(4)测量装置分别将同光路的参考光和被测点回反射光汇聚在第一光学探测器、第二光学探测器上，对汇聚进行干涉处理器，再通过采集器对干涉信号解调的频率信号信息转换为能够物体振动的速度，传送到计算机进行计算，获取被测a、b两点瞬时振动位移幅值物理量；

14、(5)计算机对a、b两点检测计算微风振动位移振幅进行差分，获取a、b两点的瞬时振幅差即被测导线a、b两点相对位移振幅yb；

15、(6)基于标准规定计算方法进行计算被试导线微风振动的动弯应变参量εb，评估微风振动对线路导线是否存在潜在风险；被试导线微风振动的动弯应计算公式为：

16、

17、

18、

19、式中：

20、εh——弯曲应变；p——弯曲刚度参数；d——导线直径；

21、xb——从导线与线夹出口接触a点到测量b点的距离；

22、yb——xb处相对于线夹的导线位移幅度；

23、t——张力；ei——抗弯刚度；nal——铝绞线的根数；

24、dal——铝绞线的直径(单位为mm)；eal——铝的杨氏弹性模量；

25、nst——钢芯的根数；dst——钢芯的直径；est——钢芯的杨氏弹性模量。

26、本发明采用激光、可视成像共光路，发射激光与目标可视成像在同一视场，调焦对远距离被测量目标进行成像锁定，无论被测目标远近，被测目标尺寸大小只要可视成像锁定目标，发射激光即可准确投射到被测量目标物体上，特定波长的激光发射器发出的激光束由分光镜分成双平行激光为测量光和双参考光，同光路内的参考光通过声光调制器传送本光路内光学探测器，同光路内的测量光聚焦到被测目标点物体表面，当物体振动引起测量光频移，系统收集回波反射光与参考光汇聚在光学探测器传感器上，两束光在传感器表面产生干涉，通过对干涉信号解调，实现检测被测目标点的物体振动速度和位移，根据标准推荐公式计算获取输电线路导线实际微风振动的动弯应变值。

27、基于激光多普勒测振检测技术，通过双光学系统的两束平行光进行远距离非接触测量线路导线微风振动，非接触对输电线路导线微风振动动弯应变值检测，实现对输电线路导线微风潜在风险评估。

28、有益效果：本发明的非接触式检测输电线路导线微风振动动弯应变装置及检测方法，采用激光、可视成像共光路，发射激光与目标可视成像在同一视场，调焦对远距离被测量目标进行成像锁定，无论被测目标远近，被测目标尺寸大小只要可视成像锁定目标，发射激光即可准确投射到被测量目标物体上，特定波长的激光发射器发出的激光束由分光镜分成双平行激光为测量光和双参考光，同光路内的参考光通过声光调制器传送本光路内光学探测器，同光路内的测量光聚焦到被测目标点物体表面，当物体振动引起测量光频移，系统收集回波反射光与参考光汇聚在光学探测器传感器上，两束光在传感器表面产生干涉，通过对干涉信号解调，检测被测导线两点的相对振动速度和位移。

29、基于激光多普勒测振检测技术，通过双光学系统的两束平行光进行远距离非接触测量线路导线微风振动，实现非接触对输电线路导线微风振动动弯应变值检测。