專利名稱：內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于多參數(shù)監(jiān)測電力變壓器(包括220KV、500KV、750KV及GIS系統(tǒng))災(zāi)害性局部放電故障診斷的內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器。屬于聲發(fā)射無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。
傳統(tǒng)電力變壓器局放故障檢測有二種方式(1)2002年德國西門子公司采用諧振式換能器，開始伸進(jìn)變壓器內(nèi)檢測；(2)多數(shù)研制檢測者仍沿用鋼箱體外貼檢測。以上二者換能器均仍采用實(shí)心PZT縱向晶堆。
三、技術(shù)內(nèi)容1、技術(shù)問題本發(fā)明的目的就是提供一種靈敏度高、低Q值、短余響廣開角工作頻段很寬，適用于電力變壓器的災(zāi)害性局部放電故障診斷用的內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器，由微型薄殼圓管振子及其導(dǎo)向裝置所組成，其特征在于該廣開角內(nèi)置式寬帶水聽器以法蘭盤為基體，在法蘭盤上設(shè)有開口匣，在開口匣內(nèi)的底部設(shè)有吸聲板，在吸聲板上設(shè)有吸聲墊，薄殼圓管振子置于吸聲墊上，薄殼圓管振子的引線位于針管內(nèi)并與輸出插座相連接，共同構(gòu)成屏蔽層，輸出插座位于法蘭盤中央的通孔內(nèi)，吸聲板由松木尖壁板構(gòu)成，吸聲墊緊壓在吸聲板上，吸聲墊由吸聲泡沫構(gòu)成并填滿開口匣內(nèi)，薄殼圓管振子位于吸聲墊的中央，開口匣為開口膠木匣，在開口匣的中央設(shè)有一通孔，針管從該通孔穿出與輸出插座相連接，薄殼圓管振子為PZT壓電材料組成的微型薄殼圓管壓電振子或其它圓管微型壓電薄殼圓管振子，薄殼圓管振子必須滿足10kHz至400kHz接收寬頻帶及Z軸向90度波束開角、X、Y軸向150度波開角，確保監(jiān)控A、B、C三相變壓器金屬線組上的局放超聲信號(hào)。在薄殼圓管振子的外表面，用高分子聚合物或膠木類材料密封，確保與變壓器油無物理、化學(xué)反應(yīng)。在水聽器外表設(shè)有電屏蔽層。
3、技術(shù)效果內(nèi)置式廣開角水聽器(10kHz至400kHz響應(yīng)平坦，起伏小于±1.5dB)在實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果性能優(yōu)良，由于內(nèi)置靈敏度更高，空間視角更寬闊，(X、Y及Z方向?yàn)閺V開角)。該項(xiàng)技術(shù)表明超聲時(shí)間波形更徒峭，余響更短，在頻域或時(shí)域上完全可以區(qū)分故障“指紋”特征與其它干擾特征。從而為識(shí)別災(zāi)害性局放事故提供了先決條件和基礎(chǔ)。
本發(fā)明為更寬帶、高靈敏、廣開角的內(nèi)置水聽器薄殼圓管振子4它為壁厚0.5mm、平均直徑2.5mm、及每節(jié)高4mm共二節(jié)組成薄殼圓柱結(jié)構(gòu)的PZT壓電雙振子，接收靈敏度為-200dB(參考1V/μPa)，在10kHz至400kHz可形成平坦接收響應(yīng)，起伏小于±1.5dB，PZT雙振子用膠木水密包封，保證與變壓器油不發(fā)生任何化學(xué)、物理作用；包封時(shí)保證水聽器在前端垂直(Z軸)90度、水平(X、Y軸)150度開角空間區(qū)域不受任何阻擋，在后側(cè)用吸聲泡沫墊5及吸聲松木尖壁板10，以吸收高頻和低頻的聲干擾和聲反射，并復(fù)加檔板導(dǎo)向，充分保證前端聲波廣開角，后側(cè)聲波充分吸收的聲障條件。薄殼圓管振子正、負(fù)電極線通過不銹鋼彎管，連通到電信號(hào)輸出插座(插座固定在開口膠木匣6上，膠木匣通過螺釘2，共四只)牢牢固定在變壓器法蘭鋼板上，用環(huán)氧澆注以保證結(jié)構(gòu)密封不漏油，變壓器法蘭盤金屬板再用密閉橡皮填牢牢固定在變壓器箱殼上。
五、具體實(shí)施方案本發(fā)明的內(nèi)置式寬帶水聽器，由微型薄殼圓管振子及其導(dǎo)向裝置所組成，其特征在于該內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器以法蘭盤3為基體，在法蘭盤3上設(shè)有開口匣6，在開口匣6內(nèi)的底部設(shè)有吸聲板10，在吸聲板10上設(shè)有吸聲墊5，薄殼圓管振子4置于吸聲墊5上，薄殼圓管振子4的引線位于針管9內(nèi)并與輸出插座1相連接，輸出插座1位于法蘭盤3中央的通孔內(nèi)，吸聲板10由松木尖壁板構(gòu)成，吸聲墊5緊壓在吸聲板10上，吸聲墊5由吸聲泡沫構(gòu)成并填滿開口匣6內(nèi)，薄殼圓管振子4位于吸聲墊5的中央，開口匣6為開口膠木匣，在開口匣的中央設(shè)有一通孔，針管9從該通孔穿出與輸出插座1相連接，薄殼圓管振子4為PZT壓電材料組成的微型薄殼圓管壓電振子或其它微型薄殼圓管振子，在薄殼圓管振子4的外表面，用高分子聚合物或膠木類材料密封包封，在薄殼圓管振子外表設(shè)有電屏蔽層。
其具體實(shí)施方法如下第一、采用微型尺寸PZT壓電薄殼圓管振子結(jié)構(gòu)，用接收型PZT壓電材料(稱P-5)，振子壁厚0.5mm，平均圓殼直徑φ2.5mm，高度4mm，用二節(jié)總高8mm，利用徑向諧振模式，在10kHz至400kHz區(qū)域接收響應(yīng)平坦，起伏小于±1.5dB，平坦區(qū)域內(nèi)靈敏度-200dB(OdB＝1V/μPa)，垂直(Z軸)方向性波束大于90度開角，水平為無方向特征，但通過膠木層材料(由變壓器油不發(fā)生任何物理、化學(xué)反映的材料)水密包封，在150度水平開角與垂直90度范圍內(nèi)導(dǎo)向，之外空間設(shè)置泡沫和松木吸聲尖壁，造成良好吸聲邊界條件；第二、薄殼圓管振子結(jié)構(gòu)設(shè)置有金屬電磁屏蔽層罩，信號(hào)電極線沿不銹鋼針管內(nèi)連結(jié)到屏蔽的電輸出插座上；第三、薄殼圓管振子結(jié)構(gòu)與變壓器油之間有水密層結(jié)構(gòu)，保證變壓器油不泄漏到電輸出插座上，整個(gè)插入薄殼圓管振子整體獨(dú)立密封與法蘭盤之間連結(jié)牢固可靠、不泄漏油，也不與變壓器油發(fā)生任何化學(xué)侵蝕作用；第四、薄殼圓管振子的跟隨前置放大器，靠近薄殼圓管振子，但外置在變壓器箱殼體外側(cè)，以保證無源，在強(qiáng)電場下安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器，由水聽器及其固定裝置所組成，其特征在于該內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器以法蘭盤(3)為基體，在法蘭盤(3)上設(shè)有開口匣(6)，在開口匣(6)內(nèi)的底部設(shè)有吸聲板(10)，在吸聲板(10)上設(shè)有吸聲墊(5)，薄殼圓管振子(4)置于吸聲墊(5)上，薄殼圓管振子(4)的引線位于針管(9)內(nèi)并與輸出插座(1)相連接，輸出插座(1)位于法蘭盤(3)中央的通孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器，其特征在于吸聲板(10)由松木尖壁板構(gòu)成，吸聲墊(5)緊壓在吸聲板(10)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器，其特征在于吸聲墊(5)由吸聲泡沫構(gòu)成并填滿開口匣(6)內(nèi)，薄殼圓管振子(4)位于吸聲墊(5)的中央。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器，其特征在于開口匣(6)為開口膠木匣，在開口匣的中央設(shè)有一通孔，針管(9)從該通孔穿出與輸出插座(1)相連接，構(gòu)成單向波束廣開角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器，其特征在于薄殼圓管振子(4)為PZT壓電材料組成的微型壓電振子或其它壓電薄殼圓管微型寬頻帶振子，在薄殼圓管振子(4)的外表面，用高分子聚合物或膠木類材料密封和包封，在其外表設(shè)有屏蔽層。
全文摘要
內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器是一種用于插入電力變壓器(包括220KV、500KV及750KV)內(nèi)部的檢測、診斷及識(shí)別災(zāi)害性局部放電故障的超聲傳感器，屬于聲發(fā)射無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。該內(nèi)置式廣開角寬帶水聽器以法蘭盤3為基體，在法蘭盤3上設(shè)有開口匣6，在開口匣6內(nèi)的底部設(shè)有吸聲板10，在吸聲板10上設(shè)有吸聲墊5，薄殼圓管振子4置于吸聲墊5上，薄殼圓管振子4的引線位于針管9內(nèi)并與輸出插座1相連接，輸出插座1位于法蘭盤3中央的通孔內(nèi)，該水聽器靈敏度高、低Q值、短余響、廣開角，工作頻率很寬。
文檔編號(hào)G01N29/04GK1425915SQ0311264
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者袁易全 申請(qǐng)人:東南大學(xué)