一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台

本发明涉及了一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，属于三支柱绝缘子探测。

背景技术：

1、气体绝缘输电线路(gil)具有输送容量大、损耗低、使用寿命长、输送距离远等特点。

2、gil设备主要由高压导体、接地外壳、绝缘子、绝缘气体和微粒收集器等组成，其中高压导体和接地外壳为铝合金材质，绝缘子由环氧树脂浇注而成。绝缘子主要分为柱式绝缘子和盆式绝缘子。柱式绝缘子中以三支柱绝缘子为主，其具有安装简便、支撑性好、提供热膨胀和机械应变补偿等优势，在gil关键部位具有不可替代性。

3、三支柱绝缘子由于表面结构复杂，电场分布极不均匀，法向场强向腹部区域集中，切向场强向支撑腿集中，导致表面电荷积聚严重，运输、安装、运行过程中产生的微小裂纹和表面缺陷更加剧了表面电场畸变以及电荷积聚，因此亟需切实可行的缺陷探测手段。本发明基于上述技术背景，提出了一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台。

技术实现思路

1、本发明基于上述的技术背景，提出了一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

2、一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，探测平台内包括三支柱绝缘子模型、试验腔体、多轴控制机械臂和多通道超声检测仪。三支柱绝缘子模型包括高压导杆、接地外壳，高压导杆从三支柱绝缘子中心穿过，接地外壳固定于z轴平移台上。试验腔体上部固定多轴控制机械臂，腔体中央固定高压导杆，右侧设置z轴平移台，同时设置多个出线口以实现测量装置的连接。多轴控制机械臂具有5个自由度，通过编程可以实现三支柱绝缘子表面的全方面扫描，配合固定于机械臂端部的双晶探头，从而实现绝缘子缺陷的探测与定位。多通道超声检测仪接收双晶探头的测量信号，并与处理计算机相连，利用配套软件获取波形图进行数据处理。

3、三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，其特征在于，包括三支柱绝缘子模型，试验腔体，多轴控制机械臂和多通道超声检测仪。

4、所述的三支柱绝缘子模型包括高压导杆、接地外壳。高压导杆从三支柱绝缘子中心穿过，接地外壳固定在z轴平移台上，可以实现接地外壳与三支柱绝缘子的组合与分离。三支柱绝缘子制作工序包括掺杂、浇注、固化及表面处理等，经过冲击耐压测试，具有良好的绝缘稳定性。

5、所述的试验腔体包括上端盖、三支柱绝缘子模型、z轴平移台和多轴控制机械臂。上端盖通过装卸实现三支柱绝缘子的更换、清洁，同时多轴控制机械臂固定于上端盖顶部，方便拆卸进行维护修理。z轴平移台由多轴机械控制器和活动滑轨构成，可以实现接地外壳与三支柱绝缘子的拼接与分离。实验腔体设置有多个出线口，方便外部设备与腔体内检测设备相连接。

6、所述的多轴控制机械臂包括双晶探头和多轴机械控制器，多轴控制机械臂有五个可活动轴体，包括x轴、y轴、a轴、b轴、c轴，可以实现五自由度的移动。双晶探头固定于机械臂端部，配合多轴机械控制器实现多轴控制机械臂和z轴平移台的编程控制，从而实现三支柱绝缘子各个方向的轮廓扫描。

7、所述的多通道超声检测仪包括双晶探头和处理计算机。双晶探头通过多轴控制机械臂的编程控制移动，实现三支柱绝缘子缺陷的全方位探测，并通过多通道超声检测仪和处理计算机进行数据分析处理。

8、所述的三支柱绝缘子模型中高压导杆为圆柱体，外径为60mm，三支柱绝缘子模型外径为200mm，内径为60mm，接地外壳内径为200mm，高压导杆和接地外壳均由铝合金制成，三支柱绝缘子模型主体由掺杂微米氧化铝的环氧树脂复合材料制成。

9、所述的试验腔体主体材质为不锈钢，长1800mm，宽780mm，高1600mm，内部可承受最高0.7mpa的气体压力。试验腔体上部为可拆卸的上端盖，用于更换和清洁三支柱绝缘子模型和多轴控制机械臂的固定。试验腔体右侧固定z轴平移台，右侧和上端盖均设有接线通口，允许多轴机械控制器和多通道超声检测仪与内部其他部位的连接。

10、所述的多轴机械控制机械臂中的多轴机械控制器采用xc809d系列六轴数控系统，利用cam works软件编写数控程序实现多轴控制机械臂、双晶探头和z轴平移台轨迹的精确控制。

11、多轴机械控制机械臂的移动误差小于0.1mm，测量过程中的累计移动误差小于1mm，测量过程约为25分钟。

12、所述的多通道超声检测仪采用cts-xxut型多通道超声检测仪，具有独立的相控阵模块，避免常规的电子干扰和软件系统的影响。模块化的设计允许多种通道组合使用，并通过网线与处理计算机连接，利用配套软件进行波形分析。

技术特征：

1.三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，其特征在于，包括三支柱绝缘子模型(8)，试验腔体(9)，多轴控制机械臂(1)和多通道超声检测仪(3)

2.根据权利要求1所述的一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，其特征在于所述的三支柱绝缘子模型(8)中高压导杆(7)为圆柱体，外径为60mm，三支柱绝缘子模型(8)外径为200mm，内径为60mm，接地外壳(11)内径为200mm，高压导杆(7)和接地外壳(11)均由铝合金制成，三支柱绝缘子模型(8)主体由掺杂微米氧化铝的环氧树脂复合材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，其特征在于所述的试验腔体(9)材质为不锈钢，长1800mm，宽780mm，高1600mm，内部可承受最高0.7mpa的气体压力。试验腔体(9)上部为可拆卸的上端盖(5)，用于更换三支柱绝缘子模型(8)和多轴控制机械臂(1)的固定。试验腔体(9)右侧固定z轴平移台(10)，右侧和上端盖(5)均设有接线通口，允许多轴机械控制器(2)和多通道超声检测仪(3)与内部其他部位的连接。

4.根据权利要求1所述的一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，其特征在于所述的多轴机械控制机械臂(1)中的多轴机械控制器(2)采用xc809d系列六轴数控系统，利用cam works软件编写数控程序实现多轴控制机械臂(1)和z轴平移台(10)轨迹控制。

5.根据权利要求1所述的一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，其特征在于所述的多通道超声检测仪(3)采用cts-xxut型多通道超声检测仪，具有独立的相控阵模块，避免常规的电子干扰和软件系统的影响。模块化的设计允许多种通道组合使用，并通过网线与处理计算机(4)连接，利用配套软件进行波形分析。

技术总结本发明公开了一种三支柱绝缘子多自由度微小裂纹缺陷超声探测平台，平台内包括三支柱绝缘子，试验腔体，多轴控制机械臂，多通道超声检测仪等。三支柱绝缘子材料为环氧树脂和微米氧化铝复合材料，其中有高压导杆通过，外接接地外壳。试验腔体包括上端盖、Z轴平移台等，可以实现三支柱绝缘子的更换、清洁以及多轴控制机械臂的固定与维护，上端盖与腔体右侧设有出线口，方便控制器与超声装置与内部设备的接线。多轴控制机械臂包括多轴机械控制器、X轴、Y轴、A轴、B轴、C轴等，可以控制超声探头对绝缘子表面进行全方位的扫描，实现绝缘子表面各个角度的缺陷探测，多轴控制机械器可以同时对机械臂和Z轴平移台进行编程控制。多通道超声检测仪包括双晶探头、处理计算机等，双晶探头固定于多轴控制机械臂上，配合机械臂运动进行绝缘子全方位的缺陷探测。多通道超声检测仪具有独立的相控阵模块设计，并且拥有不同的通道配置，与处理计算机通过网线连接，实时获取超声信号波形。技术研发人员：李庆民,尹奕淳,李玄,刘耿延,武文琪受保护的技术使用者：华北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1