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超声波在不同介质中的传播速度测量
点击次数:2624 发布时间:2018-03-19

按照超声波的声学理论,其在液体介质中以纵波形式传播,传播速度和介质的性质以及环境温度等因素有关。常温下,变压器油中声速理论值为1.42mm/μs。本试验环境温度20℃(认为油温和环境温度相同),分别测试局部放电超声波在纯净的变压器油介质和油纸混合介质中的传播速度。

 

(1)在变压器油中的传播速度

选取油箱底部任一顶点为坐标原点,设立坐标系,将放电装置浸入纯净的变压器油中,置于大约(316,338,300)处,将一超声波探头吸附在油箱任一侧面,记下位置坐标,进行放电试验并测取电一声时延值,计算相应的局放源与探头之间的距离,按测得的时延值计算声速。为减小测量误差,移动探头到不同位置,且每一位置至少反复测量5次取平均值,所得试验数据如表所示。

 

探头位置0,165,3700,510,280240,330,600880,530,195880,150,395
距离(mm)367360310605602
电声延时(μs)260258216418432
声速(mm/μs)1.4121.3951.4351.4471.394

 

声速总的平均值为1.417mm/μs,与理论值基本相同。

 

(2)在油纸混合介质中的传播速度

在放电模型和传感器探头之间的油介质中均匀地放置若干层(l0层以上)绝缘纸,使其充分浸透,再进行上述试验,试验数据如表所示。

 

探头位置0,165,3700,510,280240,330,600880,530,195880,150,395
距离(mm)367360310605602
电声延时(μs)252263218429448
电声延时(μs)1.4561.3691.4221.411.344

 

声速总平均值为1.400 mm/μs,这说明纯净的变压器油绝缘与油纸混合绝缘内的超声波声速基本上是相同的,原因在于绝缘纸被变压器油浸透后,其声特性阻抗和油的声特性阻抗很接近,不会对超声波的传播产生明显影响。

 

(3)温度对超声波声速的影响

本试验还在几个不同温度条件下进行了声速测定,结果发现温度对声速的影响比较明显,从统计平均结果来看,环境温度每5℃的变化大约对声速有0.033 mm/μs的影响。

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