[发明专利]电树枝在线监测的声光组合装置

说明书

本发明提供的电树枝在线监测的声光组合装置，属于绝缘材料检测技术领域。其包括信号源，高压放大模块，观测模块，声测模块和数据采集处理模块；信号源与高压放大模块相连接，高压放大模块连接有针电极，针电极预埋在被测电介质之中，被测电介质底部涂有导电漆并连接有地电极，观测模块设置在被测电介质附近，声测模块贴于被测电介质表面，观测模块和声测模块均与数据采集处理模块相连接。本发明的电树枝在线监测的声光组合装置，通过光学设备与声学设备对材料进行结合监测分析，弥补了单一声学检测只能测量动态特性与光学检测受材料透光程度限制的局限性，对于固体绝缘材料检测电树枝的生长过程具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于绝缘材料检测技术领域，具体涉及电树枝在线监测的声光组合装置。

背景技术

固体电介质是电气绝缘系统中占有十分重要地位的绝缘材料。固体电介质老化过程中的一个重要而且显著的现象是电树枝的出现与发展。电树枝的产生与生长是一个逐渐的过程。一般是由于缺陷、气泡等导致附近电场畸变，场强集中，进一步造成附近的绝缘材料的分解破坏，并呈辐射状、树枝状发展，最终导致固体电介质的击穿，使绝缘失效。整个过程涉及复杂的电动力与电化学过程。研究表明，电树枝的产生与发展受各种因素的影响，例如电压的频率与幅值、外部的机械应力、材料内部的缺陷、温度等等。目前的研究主要是对电树枝生长发展过程的光学或者电信号的记录与分析。例如，利用显微镜观察电树枝的几何特性及其发展变化或者通过对局部放电量进行测量来分析老化过程。通过光学分析的优势是可以直观而且便捷地观察到电树枝生长与发展过程。但是这种测量对样品的透明度有较高的要求，同时视线容易受到材料表面及内部气泡与杂质的影响。而在电树枝产生与发展的过程中，伴随着材料的变形与内部开裂，会产生声发射现象，产生声波的频率一般可从几赫兹到数兆赫兹。通过对声发射的检测，可有效的观察电树枝的生长活性。此外由于声发射检测对材料的几何形状不敏感，因此有着较高的实用性。但是声发射是一种动态的检测，只能反映电树枝的生长部位、活性等，不能有效地反映电树枝的大小等其它特性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供电树枝在线监测的声光组合装置。

经研究，本发明采用以下技术方案：

电树枝在线监测的声光组合装置，包括信号源，高压放大模块，观测模块，声测模块和数据采集处理模块；所述信号源与所述高压放大模块相连接，所述高压放大模块连接有针电极，针电极预埋在被测电介质之中，被测电介质底部涂有导电漆并连接有地电极，所述观测模块设置在被测电介质附近，所述声测模块贴于被测电介质表面，所述观测模块和所述声测模块均与所述数据采集处理模块相连接。

优选的，所述观测模块包括观测机构，光源机构，以及分别用于支撑观测机构和光源机构的旋转支架，所述旋转支架可围绕被测电介质上下、左右和前后方向进行调节。

优选的，所述观测机构为光学显微镜，光学显微镜变焦放大缩小观察电树枝整体和局部电树枝生长情况，并传输给数据采集处理模块。

优选的，所述光源机构包括侧面光源和底面光源，所述侧面光源和所述底面光源分别设置在被测电介质的两侧。

优选的，所述高压放大模块为高压放大器，所述高压放大器的高压输出端通过导线与所述针电极相连接。其中，高压放大器置于实验支架上。

优选的，所述高压放大器的另一输出端将输出的高压缩小后接入示波器，用于观察输入、输出的波形。

优选的，所述声测模块包括声发射检测传感器和前置放大器，所述声发射检测传感器贴于被测电介质表面，将检测到的信号通过前置放大器放大后传输给数据采集处理模块。其中，声发射检测传感器和前置放大器均通过可调节的旋转支架进行支撑。

优选的，所述针电极与被测电介质同轴设置。

优选的，所述被测电介质中针电极的针尖的曲率半径在5微米以下。