三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测方法、装置及系统与流程

技术特征：
1.一种三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测方法，其特征在于，所述方法包括：通过超声检测系统，获取超声纵波在待测材料试样中的传播时间，作为第一传播时间；其中，所述待测材料试样的材料和工艺均与三支柱绝缘子柱腿相同；根据所述第一传播时间，得到待测材料试样的垂直应力声弹性方程；在待测三支柱绝缘子柱腿的检测范围内，通过超声检测系统，获取超声纵波在待测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿中的传播时间，作为第二传播时间；根据所述第二传播时间和所述垂直应力声弹性方程，计算待测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿的应力。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述第一传播时间，得到待测材料试样的垂直应力声弹性方程，具体包括：根据超声纵波在待测材料试样传播的声程d1，以及载荷f下的第一传播时间t1，计算超声声速v1，计算公式如下：根据得到的超声声速v1，由下式计算得到垂直应力声弹性系数k：其中，v0为零应力σ0时的声速，测量待测材料试样σ0下超声纵波声速v0为2 997.02m/s；设外施载荷f在受力面积上均匀分布，则应力σ1与外施载荷f的关系为f＝σ1d1d2；d1、d2分别为待测材料试样的长度和高度；将得到的垂直应力声弹性系数k，返回代入公式(2)，得到待测材料试样的垂直应力声弹性方程，如下所示：其中，v为超声声速。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述三支柱绝缘子包括固态环氧件、中心导体和接地嵌件，固态环氧件包括柱腿，每个柱腿底部均与一个接地嵌件结合；所述待测三支柱绝缘子柱腿的检测范围为：待测三支柱绝缘子柱腿与对应接地嵌件交界面以上设定值内的部分，该范围内应力方向与超声传播方向垂直。4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述第二传播时间和所述垂直应力声弹性方程，计算待测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿的应力，具体包括：根据超声纵波在待测三支柱绝缘子柱腿传播的声程d，以及载荷f下的第二传播时间t，计算超声声速v，计算公式如下：将得到的超声声速v，代入垂直应力声弹性方程，得到三支柱绝缘子径向载荷下柱腿待测位置的应力。5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述超声检测系统包括超声脉冲发生
器、示波器、超声纵波直探头、探头适配线和高阻抗传输线，两个超声纵波直探头分别通过探头适配线与超声脉冲发生器的信号输出端和信号输入端相连，所述超声脉冲发生器的信号同步端通过高阻抗传输线与示波器相连；在获取第一传播时间时，调节超声脉冲发生器，将涂有油基型超声耦合剂的两个超声纵波直探头对称同轴放置在已安装在万能试验机的上板与底板中间的待测材料试样的两端，以记录超声纵波在待测材料试样中的传播时间，作为第一传播时间；在获取第二传播时间时，调节超声脉冲发生器，将涂有油基型超声耦合剂的两个超声纵波直探头对称同轴放置在已安装在拉力机上的待测三支柱绝缘子柱腿的两端，以记录超声纵波在待测三支柱绝缘子柱腿中的传播时间，作为第二传播时间。6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述第一传播时间为：一个超声纵波直探头在待测材料试样一侧发出超声始波，超声始波垂直入射到待测材料试样内部，穿透波在待测材料试样另一侧的对应位置处被另一个超声纵波直探头接收，超声始波和穿透波的起振时间差为待测位置超声纵波的传播时间。7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述第二传播时间为：一个超声纵波直探头在待测三支柱绝缘子柱腿一侧发出超声始波，超声始波垂直入射到待测三支柱绝缘子柱腿内部，穿透波在待测三支柱绝缘子柱腿另一侧的对应位置处被另一个超声纵波直探头接收，超声始波和穿透波的起振时间差为该待测位置超声纵波的传播时间。8.一种三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测装置，其特征在于，所述装置包括：第一传播时间获取模块，用于通过超声检测系统，获取超声纵波在径向载荷下待测材料试样中的传播时间，作为第一传播时间；其中，所述待测材料试样的材料和工艺均与三支柱绝缘子柱腿相同；垂直应力声弹性方程获取模块，用于根据所述第一传播时间，得到待测材料试样的垂直应力声弹性方程；第二传播时间获取模块，用于在待测三支柱绝缘子柱腿的检测范围内，通过超声检测系统，获取超声纵波在待测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿中的传播时间，作为第二传播时间；径向载荷下柱腿应力计算模块，用于根据所述第二传播时间和所述垂直应力声弹性方程，计算待测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿的应力。9.一种三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测装置，其特征在于，所述装置包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现权利要求1
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7任一项所述的检测方法。10.一种三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测系统，其特征在于，所述系统包括待测三支柱绝缘子、拉力机、超声检测系统和三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测装置，其中：所述超声检测系统包括超声脉冲发生器、示波器、超声纵波直探头、探头适配线和高阻抗传输线，所述超声纵波直探头为两个，两个超声纵波直探头分别通过探头适配线与超声脉冲发生器的信号输出端和信号输入端相连，所述超声脉冲发生器的信号同步端通过高阻抗传输线与示波器相连；所述待测三支柱绝缘子柱腿安装在所述拉力机上，调节超声脉冲发生器，将涂有油基
型超声耦合剂的两个超声纵波直探头对称同轴放置在待测三支柱绝缘子柱腿的两端；所述三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测装置为权利要求8
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9任一项所述的检测装置。

技术总结
本发明公开了一种三支柱绝缘子径向载荷下柱腿应力的检测方法、装置及系统，所述方法包括：通过超声检测系统，获取超声纵波在待测材料试样中的传播时间，作为第一传播时间；根据所述第一传播时间，得到待测材料试样的垂直应力声弹性方程；在待测三支柱绝缘子柱腿的检测范围内，通过超声检测系统，获取超声纵波在待测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿中的传播时间，作为第二传播时间；根据所述第二传播时间和所述垂直应力声弹性方程，计算待测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿的应力。本发明具有检测成本低、检测精度高、方便携带、对人体无辐射等优点，能够高效、直观、无损地对对三支柱绝缘子径向载荷下的柱腿应力进行检测。向载荷下的柱腿应力进行检测。向载荷下的柱腿应力进行检测。


技术研发人员：郝艳捧 郑尧 梁学致 张滢滢 何伟明 王国利 高超 周福升
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/11/14