[发明专利]一种等效计算同轴电缆中电荷声波信号的方法

权利要求书

1.一种等效计算同轴电缆中电荷声波信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)先利用平板试样PEA空间电荷测量设备测量薄平板试样厚度d和窄脉冲宽度k下的电荷声波信号；

2)根据电荷声波信号提取出声波传输过程的衰减和色散系数：

式中，α(f)、β(f)分别表示声波的衰减系数和色散系数，v_1st和v_2nd是上下界面上的两个电荷声波信号峰，实际的v_2nd看作v_1st经过试样衰减和色散后测得的电荷声波信号峰；

3)建立声波衰减和色散系数与频率函数关系α＝y₁(f)和β＝y₂(f)的频带“窗口”；

4)计算得出任意试样厚度X_d和任意脉冲宽度X_k下平板试样的电荷声波信号；

5)引入同轴电缆的“补正系数”：发散声波场h＝y(r_i,r_e)，由平板试样反推得到同轴电缆测量时的电荷声波信号；

其中，r_e为绝缘层的外径，r_i为绝缘层的内径。

2.根据权利要求1所述的等效计算同轴电缆中电荷声波信号的方法，其特征在于，步骤3)中，建立声波衰减和色散系数与频率函数关系α＝y₁(f)和β＝y₂(f)的频带“窗口”通过以下方法实现：

3a)聚合物介质的声波衰减系数与频率的幂函数关系：

α(2πf)＝α₀(2πf)^y (4)

式中α₀是与介质有关的常数，y是介于1和2之间的一个常数；

3b)介质中的衰减和色散之间存在Kroning-Kramers的依赖关系：

式中，ω＝2πf为角频率，k为柯西主值积分：

声波作在介质中的衰减和色散系数也满足Kroning-Kramers的依赖关系：

声波的介质色散系数与声波在介质内传播的速度c有关：

由式(6)和式(7)能够得出声波在介质内的传播速度和介质衰减系数的关系：

将式(4)代入式(9)得：

将式(10)代入式(8)得到衰减和色散系数之间的关系：

3c)根据式(4)对衰减系数进行数值拟合和扩展；

3d)根据式(11)计算试样的色散系数。