[发明专利]一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方与系统

说明书

本发明公开了一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方与系统，涉及材料检测技术领域，主要包括步骤：通过超声收发仪获取绝缘层初始状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速；获取热老化处理过程中不同时间点处绝缘层电气性能的分步曲线，以及对应超声声速的变化曲线；通过MATLAB对分步曲线和变化曲线进行拟合，并获取拟合结果；获取目标绝缘层在耦合剂传导下的超声声速，并根据拟合结果获取当前状态下的电气性能。本发明通过对热处理过程中的超声声速变化曲线和电气性能分步曲线进行拟合，利用拟合后的关系式获取电气性能参数，在无损情况下获取目标绝缘层的热老化程度。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，具体涉及一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方与系统。

背景技术

为满足电力电缆领域的部件性能要求，需要制备高弹性的柔软材料，这促进了硅橡胶等绝缘柔性材料的应用推广。考虑到设备寿命与可靠性受到材料热力学特性的直接影响，其中，正常使用条件下的电缆温度可以达到90℃的最高值，然而在过载状态或发生短路时，温度会快速升高到250℃。当电缆接头长期处于高温环境中时，硅橡胶层会发生持续老化，最终产生无法恢复的损伤，导致绝缘性能的明显下降。为提升高压电缆接头运行维护水平，需对电缆接头硅橡胶绝缘层热老化程度开展综合评估。现有技术中，针对绝缘材料开展的热老化特性评价基本都是通过电气性能测试的方式来实现，包括介电测试、局放测试等。但考虑到以上测试模式都需要设置高压或冲击电压，容易引起试样发生不可逆破坏的结果。

发明内容

为了在不对试样造成不可逆破坏的情况下实现热老化性能测试，本发明提出了一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试方法，包括步骤：

S1：通过超声收发仪在耦合剂传导下发射并接收绝缘层初始状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；

S2：根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速；

S3：通过预设温度对绝缘层进行热老化处理；

S4：获取热老化处理过程中不同时间点处绝缘层电气性能的分步曲线，以及对应超声声速的变化曲线；

S5：通过MATLAB对分步曲线和变化曲线进行拟合，并获取拟合结果；

S6：获取目标绝缘层在耦合剂传导下的超声声速，并根据拟合结果获取当前状态下的电气性能。

进一步地，所述S1步骤中，采用去离子水作为耦合剂进行水浸法下的脉冲波传导。

进一步地，所述S2步骤中，超声声速通过如下公式获取：

式中，v为超声声速，d为绝缘层厚度，t_B为底面脉冲波的接收时间，t_T为表面脉冲波的接收时间。

进一步地，所述S4步骤中，电气性能的分步曲线包括相对介电常数分步曲线和电气强度的威布尔分步曲线。

进一步地，所述S5步骤中，拟合结果表示为如下公式：

v＝A*εr+B*E

式中，v为超声声速的变化曲线，A为MATLAB拟合后的第一拟合系数，εr为相对介电常数分步曲线，B为MATLAB拟合后的第一拟合系数，E为电气强度的威布尔分步曲线。

本发明还提出了一种基于超声检测的绝缘层热老化性能测试系统，包括：

超声收发仪，用于在耦合剂传导下发射并接收绝缘层各状态下的表面脉冲波和底面脉冲波；

数据处理模块，用于根据表面脉冲波和底面脉冲波获取初始状态下的超声声速以及热老化处理过程中超声声速的变化曲线，并根据电气性能参数获取热老化处理过程中电气性能的分步曲线；