[发明专利]一种用于特高压试验线路管母线处的圆柱形一体化声强传感测量记录装置与实现方法

说明书

本发明涉及一种用于特高压试验线路管母线处的圆柱形一体化声强传感测量记录装置与实现方法。特高压线路附近的强电场可以击穿空气发生电晕放电，引起可听噪声。为研究可听噪声声源的特征和规律，本发明将较多数量的声压传感器以阵列形式布置于圆柱形传感装置表面，有冗余地测量声场中多个点位的声压信号，然后按本发明提出的声压‑声强转换算法得到待测位置的声强。圆柱形声强传感测量装置的上下底面固定在管母线连接处的两个法兰盘上，通过均压和电磁防护设计，可用于最高±1200kV的特高压试验线路，实现线路附近声源处声强的精确测量。

技术领域

本发明属于特高压试验设备和测量技术领域，具体涉及一种圆柱形声强传感测量记录装置与实现方法，包含该装置的系统结构和工作原理，特别适用于特高压线路管母线处可听噪声的声强测量。

背景技术

目前，我国正在大力发展特高压先进输电技术。随着电压等级的提高，输电导线表面电场强度也随之增加，电场击穿空气后产生电晕放电现象。电晕放电不仅产生电能损耗，还带来了额外的效应，具体表现为可听噪声、无线电干扰、地面电场和离子流等现象。可听噪声干扰人们的听觉，使人心情烦躁，影响正常的生产生活，是迫切需要研究和解决的问题。

研究和解决可听噪声问题，首先需要实现特高压输电线路可听噪声的准确测量。现有研究大多在地面测量噪声的声压级，以此研究噪声的生成机理、时频特性等规律。但是噪声在空气中传播时会发生衰减，遇到地面、建筑、树木等障碍物会发生反射，同时地面上存在较大的环境噪声，因此传统的噪声测量方式有较大误差。研究表明，输电线路周围的电离是可听噪声的声源位置，测量点距离可听噪声声源越近，获得的噪声测量结果在准确性、完整性和抑制背景噪声能力方面的优越性越显著。

另外，传统的声压或声功率测量结果是标量，只能反映噪声强弱或声能量，不能确切反映噪声源位置、传播形式和传播方向，对声场的表现力不足。而声强作为一个矢量，可以更好地反映噪声源的位置、能量、流动和传播状态，相较于声压有更强的表现力。

然而，由于高电位、强电场等复杂电磁环境，现有的技术手段中缺乏特高压环境下声源位置声强测量的装置和方法，这阻碍了可听噪声的研究，制约着我国特高压输电线路的推广和应用。

发明内容

为了解决以上问题，本发明设计了一种用于特高压试验线路管母线处的圆柱形一体化声强传感测量记录装置与实现方法，并提出了基于该圆柱形装置的声压-声强转换算法，实现了声源附近声强安全可靠的测量和记录。

本发明具体采用以下技术方案。

一种用于特高压试验线路管母线处的圆柱形一体化声强传感测量记录装置与实现方法。所述的圆柱形一体化传感测量记录装置包括圆柱形固定支架、声压传感器阵列、电路调理模块、AD采样模块、ARM+DSP中央处理模块、数据存储模块和电源模块。所述的实现方法是利用声压传感器阵列测量特高压试验线路管母线附近多个点位的声压，然后依据本专利提出的声压-声强转换算法，求解得到圆柱体体心处的声强。

所述的圆柱形固定支架用于安装声压传感器阵列、电路调理模块、AD采样模块、ARM+DSP中央处理模块、数据存储模块和电源模块，可支撑和保护装置的其他模块。支架的上下底面用螺丝水平固定于管母线连接处的法兰盘上，与特高压试验线路电气导通。电源模块的地线和支架相连，与试验线路电位保持一致，以防止高压击穿。同时，为确保装置平稳运行于±1200kV的试验线路，将圆柱支架的底面和棱边设计为圆角，调整表面的曲率半径，并将表面打磨光滑，以降低畸变电场的强度，控制装置表面不起晕。

所述的声压传感器阵列用于测量声源在不同方向的声压信号。借助圆柱形结构的特点，在上下底面的中心分别布置2个声压传感器；然后将圆柱沿轴向三等分，确定出2个横截圆面并将其六等分，在此12个点位上布置声压传感器，共计14个，分布于7条直线方向，如图2所示。14个特性相同的传声器安装于圆柱形固定支架，使同一直线的传感器以背置式排列，振膜互相平行，并指向外侧声场，以测量7个方向的声压。