聲波成像儀的技術(shù)原理與應(yīng)用研究

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在實(shí)際生活中,由于駕駛員違章駕駛引起車輛撞擊電桿造成倒桿、斷桿等事故,基建或市政施工對配電網(wǎng)造成破壞,鼠、貓、蛇等動物爬到配電變壓器上造成相間短路等種種原因,都將造成配電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,而這些故障并非人眼可識,檢修人員也需要借助技術(shù)手段才能確定故障點(diǎn)究竟在哪里,在實(shí)際檢修過程中,聲波成像儀是較為常見的檢測工具,它能夠較為準(zhǔn)確的檢測出故障點(diǎn)。基于此,本文將以RuiSen124 Camera手持式聲波成像儀為研究對象,分析其技術(shù)原理以及實(shí)際應(yīng)用案例,希望能夠讓更多讀者認(rèn)識到聲波成像儀在生活中的應(yīng)用價(jià)值。

1 聲波成像的技術(shù)原理

1.1 技術(shù)原理 聲波成像利用聲學(xué)、電子學(xué)和信息處理等技術(shù),聲波可以透過很多不透光的物理,然后利用聲波獲取這些物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性信息,進(jìn)而轉(zhuǎn)換成肉眼可見的圖像,這樣就可以在不破壞物體的基礎(chǔ)上得到物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。聲波成像也分為很多類型,包括常規(guī)聲成像、掃描聲成像、B型聲像、C型聲像、F型聲像、多勒普成像、超聲斷層成像、合成孔徑成像、三維圖像顯示以及聲全息。

RuiSen124 Camera手持式聲波成像儀是一種新型集合三項(xiàng)功能于一體的PD局放定位檢測、噪聲源識別定位、氣體泄漏定位檢測和分析診斷系統(tǒng),主要是利用124個(gè)高靈敏度數(shù)字麥克風(fēng)陣列,采用遺傳優(yōu)化算法以及遠(yuǎn)場高分辨率波束形成技術(shù)將采集到的聲音以彩色等高線圖譜的方式呈現(xiàn)出來。其中基于麥克風(fēng)陣列的聲學(xué)成像技術(shù)的基本原理是通過麥克風(fēng)接收到多個(gè)通道的聲音信號,然后采用適當(dāng)?shù)男畔⑻柼幚硭惴ㄓ?jì)算出生源的位置以及參數(shù)信息;麥克風(fēng)陣列是由多個(gè)麥克風(fēng)單元按照一定的空間幾何規(guī)律進(jìn)行排列構(gòu)成,與其他噪聲源識別方法相比,可視化噪聲源識別技術(shù)結(jié)果更為直觀,可以更容易定位、量化出噪聲源,并顯示出噪聲的傳播路徑。

1.2 技術(shù)參數(shù) 以RuiSen124 Camera手持式聲波成像儀為例,對其技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行簡單的介紹,如表1所示,是有關(guān)聲波成像儀的聲學(xué)規(guī)格、通信和存儲、機(jī)械與環(huán)境、電源、用戶界面以及產(chǎn)品特點(diǎn)的介紹。

表1

操作與存儲的濕度 建議0-90(RH%)電源額定輸入電壓 12V.最大輸入15V/2A外接電池LiFePO 12V 7Ah 84 Wh 985 g 90 x 145 x 65mm IP64使用7小時(shí)(取決于環(huán)境條件),充電時(shí)間4-6 h電池充電器 輸入100-240 V～50/60 Hz 1.5 A最大輸出功率13.8V 4.0A內(nèi)置電池 6Wh,Li-Ion(僅供儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)備份)用戶界面顯示屏尺寸:5”英寸800x 480色彩:24bit RGB亮度:1000cd/m2(可調(diào)節(jié))輸入設(shè)備 電阻觸屏通電指示器 紅色LED視頻分辨率 1640 x 1234 Video視頻幀率 25fps聲波成像幀率 30fps變焦 2x Digital zoom產(chǎn)品特點(diǎn)手持型 輕量型產(chǎn)品,配有一個(gè)可放置電池和輔助部件的便攜包云端 上傳存儲的測量數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)環(huán)境 供室內(nèi)、外工業(yè)使用

2 聲波成像儀的實(shí)際應(yīng)用

2.1 應(yīng)用范圍 聲波成像儀的應(yīng)用范圍較為廣泛,可以用在很多生產(chǎn)領(lǐng)域以及產(chǎn)品的故障檢測上,比如車輛、家電的性能優(yōu)化,機(jī)床、注塑機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備異音異響的定位,聲音位置或軌跡跟蹤定位,語音增強(qiáng)、聲源方位識別等領(lǐng)域,有了聲波成像儀,將大大降低實(shí)際工作難度,提高工作質(zhì)量和效率。

RuiSen124手持式聲波成像儀可以廣泛應(yīng)用到電網(wǎng)公司的高壓架空線路的帶電巡檢掃測及定位、變電站各種裸露高壓設(shè)備的電暈放電、懸浮放電、表面放電以及瓷套內(nèi)、外部等放電類型的檢測及定位、以及各種氣體管道泄漏檢測及定位、設(shè)備異常振動查找等多場景、多功能一體。檢修人員在戶外工作時(shí),可以通過非接觸式的掃測查找出設(shè)備的潛在安全隱患,為配電網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)與檢修工作創(chuàng)造更大的便利性。

2.2 應(yīng)用案例

案例1:某變電站運(yùn)維人員巡視中發(fā)現(xiàn)高抗A相出線套管上方有明顯的間歇性異響,異響持續(xù)時(shí)間 在幾秒鐘至半分鐘不等,間隔時(shí)間在5至15分鐘不等,檢測人員對異響區(qū)域設(shè)備開展了專項(xiàng)帶電檢測,項(xiàng)目包括紅外測溫、紫外電暈檢測、聲成像定位和激光振動測試,均未發(fā)現(xiàn)明顯異常。利用聲波成像儀得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果,異響出現(xiàn)是無規(guī)則的,間歇的出現(xiàn)可能為機(jī)械上不連續(xù)的撞擊而產(chǎn)生,而非電氣上,如通流部分的電磁力產(chǎn)生的連續(xù)激振力;異響出現(xiàn)時(shí),聲音頻率明顯增大,最高達(dá)了10k Hz以上,這與金屬之間的撞擊頻率吻合。為了驗(yàn)證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,現(xiàn)場對更換下來的均壓環(huán)進(jìn)行解體,發(fā)現(xiàn)以下問題:均壓環(huán)內(nèi)部支撐條脫落、均壓環(huán)內(nèi)部存在積水;如果不是利用聲波成像儀對異常區(qū)域進(jìn)行全面檢測,可能無法確定究竟是哪一模塊出現(xiàn)問題,也就無法保證配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

案例2:某500k V換流站運(yùn)維人員巡視發(fā)現(xiàn)極2換流變網(wǎng)側(cè)PLC電抗器區(qū)域有明顯、持續(xù)的異響,檢修人員用望遠(yuǎn)鏡觀察、紅外測溫、紫外檢測等手段對PLC電抗器及周邊設(shè)備進(jìn)行了檢測及對比,均未發(fā)現(xiàn)異常。而利用聲波成像儀很快就確定了故障點(diǎn),然后對極2換流變網(wǎng)側(cè)PLC電抗器區(qū)域的停檢查工作,在檢查過程中發(fā)現(xiàn)極2換流變網(wǎng)側(cè)PLC電抗 器L1B相與西側(cè)支撐絕緣子連接處均壓棒螺栓存在嚴(yán)重松動,并有滑絲現(xiàn)象,在更換螺栓,并對其他結(jié)構(gòu)連接處進(jìn)行檢查和緊固后,設(shè)備復(fù)役,電抗器異響消失。

結(jié)語

本文圍繞聲波成像儀的技術(shù)原理和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究,并將RuiSen124 Camera手持式聲波成像儀的具體技術(shù)參數(shù)展示出來,是希望能夠讓讀者對此有一個(gè)更加清晰的認(rèn)知,也希望能夠借此推動聲波成像儀在配電網(wǎng)維護(hù)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。