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局部放电超声信号的传播损耗
点击次数:833 发布时间:2017-06-25

局部放电超声信号的传播损耗

 

局部放电作为超声波的发射源,具有很宽的频带。在传播过程中,要通过多种固体介质、气体介质和金属外壳才能到达置于外壳表面上的传感器。局部放电超声波损耗的机理很复杂。其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱。局放超声信号在不同介质、不同传播条件及信号本身不同的波形、频率等有着不同的损耗规律。由传感器测得的信号幅值和形状,不但是发射源放电产生声信号的函数,而且与传播路径有很大关系:

 

① 介质内部的损耗

 

局放超声波信号在介质内部传播过程中会发生损耗。

 

对于气体介质,主要的损耗原因是波的扩散造成的。固体介质则是由于局放超声波在传播过程把能量转变成为热量形成损耗的主体。通常在气体中局放超声波的传播是以球面波的形式从放电源出发向四面散播。离开声源愈远,声强度和声压就愈低。局放超声波在气体介质中被吸收是由于分子碰撞中能量的交换所形成。这种吸收不但与气体种类有关,而且与温度,湿度以及气体中的杂质含量有关。在低温环境中,分子碰撞所造成的局放超声波吸收小于高温中。如果在气体中含有悬浮杂质时,损耗会显著增加。不同频率的局放超声波产生的损耗也是不同的,在温度和压力一定时,固体材料中损耗大约正比于频率f,而局放超声波在介质中传播产生的损耗,在频率较低和介质厚度不大时与厚度成正。但随着频率的增加和厚度的增加,超声波损耗增加却较小。

 

② 吸收损耗

 

在局部放电超声波传播过程中,介质会吸收并将声能转换成另一种形式的能量(如热能),产生而使声能减少的吸收损耗。局部放电超声波被介质吸收主要是由于绝缘气体介质的热传导、热弛豫等原因引起的。由于介质间的热传导,使介质的疏和密部之间发生热交换;电场作用引起的损耗;质点的振动受到“抵制”;“磁性材料中由于磁畴作用引起的损耗;电动力及受交变应力作用产生晶格位错引起的损耗;未经时效处理而存在残余应力造成超声场紊乱造成损耗等等。所有这些使部分能量转化成了其他形式的能量。此外传播损耗还有粗糙表面引起的散射损耗、介质分解面上的信号损失等。

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