高压电缆线路附属设施微裂纹缺陷感知识别系统及方法与流程

本发明涉及工业无损检测，并且更具体地，涉及一种高压电缆线路附属设施微裂纹缺陷感知识别系统及方法。

背景技术：

1、在工业中，及时进行材料累计损伤、材料性能退化评估以及早期微观缺陷检测对于确保各种工业结构的安全至关重要。目前，对于工程构件损伤的无损检测方法主要有：射线检测技术、磁粉检测技术、涡流检测技术、液体渗透检测技术以及超声检测技术等。每种检测技术均有各自的优缺点。其中，射线检测技术对于气孔、夹渣、缩孔等体积型缺陷的检测灵敏度较高，但是对于厚板中任意方向上的闭合裂纹、未熔合等平面型缺陷并不敏感；然而，射线检测更主要的问题在于使用过程中所产生辐射带来的安全威胁。磁粉、涡流和液体渗透检测技术只适合检测表面及近表面开口缺陷，并不能有效检测材料内部损伤。

2、超声技术是基于超声波在传播过程中遇到损伤时产生的反射、散射等信号特征进行检测和评价，主要利用的是声速、衰减量和声谐波等参量。超声检测技术可以用于各种金属材料和复合材料，能够表征材料表层和内部的缺陷,而且检测快速、仪器设备便于携带。因此，超声技术在工程构件损伤检测中得到了广泛应用。由于超声波的传播特性与材料的力学性能直接相关，因此超声波法是目前最有效的无损检测技术。材料在失效或退化前会发生显著塑性变形或材料损伤，而在这些变形或损伤前，材料通常会发生某种类型的非线性力学行为，因此，最近非线性超声的应用受到了极大的关注。

3、近几年随着经济社会的飞速发展，高压电缆线路规模增长迅速，高压电缆线路逐渐成为城市电网系统输电的主动脉。为深入推进高压电缆专业“集中监控+智能巡检”模式建设，构建现代设备管理体系，推动高压电缆专业高质量发展，高压电缆状态监测装置得到广泛应用，但是目前针对高压电缆线路附属设施缺陷感知识别还存在技术空白。

4、传统超声无损检测技术是基于超声波在波导介质中传播时，会在介质内部缺陷或损伤交界面处发生折射、反射及散射等现象，从而引起波速、幅值和衰减系数等线性参数的变化，通过对选定参数进行监测可以实现对材料损伤及缺陷的检测与评估。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种高压电缆线路附属设施微裂纹缺陷感知识别系统，包括：

2、超声激励信号发生单元，所述超声激励信号发生单元用于发出超声激励信号，基于所述超声激励信号，对高压电缆线路附属设施进行微裂纹缺陷检测；

3、超声响应信息接收单元，所述超声响应信息接收单元用于接收所述微裂纹缺陷检测的响应信号；

4、信号采样单元，所述信号采样单元用于对所述响应信号进行采样；

5、信号放大单元，所述信号放大单元用于对采样的响应信号进行放大，并将放大后的采样信号作为测量结果上传至信号处理单元；

6、信号处理单元，所述信号处理单元用于对测量结果进行计算，得到标准数据，将标准数据与参考基准进行比较，根据比较结果以感知识别所述高压电缆线路附属设施的微裂纹缺陷。

7、可选的，超声激励信号发生单元还用于设定感知监测周期，基于感知监测周期，定期对高压电缆线路附属设施进行微裂纹缺陷检测。

8、可选的，感知监测周期至少大于24小时。

9、可选的，测量结果，包括如下四种信号来源的参数：裂纹处的接触声学非线性、介质的非线性弹性、系统背景噪声和外部干扰。

10、可选的，信号处理单元用于对测量结果进行计算，得到标准数据，包括：

11、对测量结果进行计算，得到高压电缆线路附属设施材料表面不同位置处超声波的非线性参数，以所述非线性参数，作为标准数据；

12、其中，计算公式如下：

13、

14、

15、其中，a1为材料基频幅值，a2为二次谐波幅值，a2,sys为系统的二次谐波幅值，a2,noise为背景噪声的二次谐波幅值，β′为相对非线性参数，β′ne为介质非线性弹性的非线性参数，β′can为裂纹处接触声学非线性的非线性参数，为材料基频幅值的平方。

16、可选的，信号处理单元将标准数据与参考基准进行比较，若非线性参数大于参数基准，则确定所述高压电缆线路附属设施的微裂纹缺陷。

17、可选的，参考基准为超声波检测无异常情况下，任意高压电缆线路附属设施正常时材料表面不同位置处超声波的非线性参数。

18、可选的，超声激励信号发生单元为2.25mhz压电陶瓷换能器。

19、可选的，超声响应信息接收单元为5mhz压电陶瓷换能器。

20、可选的，超声激励信号为2.5mhz的20个周期的音频脉冲串信号。

21、再一方面，本发明还提出了一种高压电缆线路附属设施微裂纹缺陷感知识别方法，包括：

22、发出超声激励信号，基于所述超声激励信号，对高压电缆线路附属设施进行微裂纹缺陷检测；

23、接收所述微裂纹缺陷检测的响应信号，对所述响应信号进行采样；

24、对采样的响应信号进行放大，并将放大后的采样信号作为测量结果，对测量结果进行计算，得到标准数据，将标准数据与参考基准进行比较，根据比较结果以感知识别所述高压电缆线路附属设施的微裂纹缺陷。

25、可选的，方法，还包括：设定感知监测周期，基于感知监测周期，定期对高压电缆线路附属设施进行微裂纹缺陷检测。

26、可选的，感知监测周期至少大于24小时。

27、可选的，测量结果，包括如下四种信号来源的参数：裂纹处的接触声学非线性、介质的非线性弹性、系统背景噪声和外部干扰。

28、可选的，对测量结果进行计算，得到标准数据，包括：

29、对测量结果进行计算，得到高压电缆线路附属设施材料表面不同位置处超声波的非线性参数，以所述非线性参数，作为标准数据；

30、其中，计算公式如下：

31、

32、

33、其中，a1为材料基频幅值，a2为二次谐波幅值，a2,sys为系统的二次谐波幅值，a2,noise为背景噪声的二次谐波幅值，β′为相对非线性参数，β′ne为介质非线性弹性的非线性参数，β′can为裂纹处接触声学非线性的非线性参数，为材料基频幅值的平方。

34、可选的，将标准数据与参考基准进行比较，若非线性参数大于参数基准，则确定所述高压电缆线路附属设施的微裂纹缺陷。

35、可选的，参考基准为超声波检测无异常情况下，任意高压电缆线路附属设施正常时材料表面不同位置处超声波的非线性参数。

36、再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

37、处理器，用于执行一个或多个程序；

38、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

39、再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

41、本发明提供了一种高压电缆线路附属设施微裂纹缺陷感知识别系统，包括：超声激励信号发生单元，所述超声激励信号发生单元用于发出超声激励信号，基于所述超声激励信号，对高压电缆线路附属设施进行微裂纹缺陷检测；超声响应信息接收单元，所述超声响应信息接收单元用于接收所述微裂纹缺陷检测的响应信号；信号采样单元，所述信号采样单元用于对所述响应信号进行采样；信号放大单元，所述信号放大单元用于对采样的响应信号进行放大，并将放大后的采样信号作为测量结果上传至信号处理单元；信号处理单元，所述信号处理单元用于对测量结果进行计算，得到标准数据，将标准数据与参考基准进行比较，根据比较结果以感知识别所述高压电缆线路附属设施的微裂纹缺陷。本发明能够有效的感知识别高压电缆线路附属设施的微裂纹缺陷。