传统压电陶瓷超声传感器与电缆表面之间存在声学界面不匹配问题,而柔性压电超声传感器能够克服这一缺点、实现电缆局部放电超声信号的检测。然而持续提高柔性压电超声传感器的灵敏度,进一步降低其对超声信号的检出极限,是其走向实际应...传统压电陶瓷超声传感器与电缆表面之间存在声学界面不匹配问题,而柔性压电超声传感器能够克服这一缺点、实现电缆局部放电超声信号的检测。然而持续提高柔性压电超声传感器的灵敏度,进一步降低其对超声信号的检出极限,是其走向实际应用的关键。为实现这一目标,该文从柔性压电超声传感器的核心敏感材料(压电薄膜)的优化设计出发,研究了厚度对Pb(Zr_(0.52),Ti_(0.48))O_(3)(PZT)压电薄膜材料综合性能及其所制备的传感器灵敏度的影响。研究发现,受界面死层的影响,厚度约为1.2μm的PZT压电薄膜相较于厚度约为0.8μm、1.0μm和1.6μm的薄膜具有更大比例的(100)晶粒择优取向和更高的剩余极化,表现出最高的压电系数,更具备应用潜力。利用该厚度的PZT压电薄膜制备了柔性压电超声传感器,并用其检测在110 k V真型电缆上传播的由自动笔铅芯断裂产生的超声信号,计算得到该超声信号在交联聚乙烯绝缘层中的衰减系数为3.74 dB/m。该研究提供了一种利用压电薄膜厚度优化柔性压电超声传感器灵敏度的方法,为进一步推进柔性压电超声传感器在电缆等电力设备领域的应用提供了实验和理论基础。展开更多
超声波检测方法在电力设备绝缘状态检测定位中应用广泛。针对局部放电超声测向MUSIC算法存在的采样率要求高、计算复杂度大等不足,提出基于定向超声阵列信号强度信息的定向多重信号分类(directional multiple signal classification,Dir...超声波检测方法在电力设备绝缘状态检测定位中应用广泛。针对局部放电超声测向MUSIC算法存在的采样率要求高、计算复杂度大等不足,提出基于定向超声阵列信号强度信息的定向多重信号分类(directional multiple signal classification,Dir-MUSIC)算法。在阐述该算法理论模型和应用条件基础上,针对均匀圆盘超声阵列,仿真研究了不同增益方向图主瓣宽度、不同信噪比条件下Dir-MUSIC算法的测向精度。仿真结果表明8阵元阵列在-5 dB信噪比、方向图主瓣宽度为90°~120°时测向精度最高,均方根误差小于2°。最后基于研制的微型机电系统麦克风(microelectro-mechanical system,MEMS)定向超声阵列进行了测向试验,结果表明8阵元圆盘超声阵列测向均方根误差最小为2.76°,测向标准差最小为2.72°,验证了Dir-MUSIC算法的有效性与准确性。展开更多
文摘传统压电陶瓷超声传感器与电缆表面之间存在声学界面不匹配问题,而柔性压电超声传感器能够克服这一缺点、实现电缆局部放电超声信号的检测。然而持续提高柔性压电超声传感器的灵敏度,进一步降低其对超声信号的检出极限,是其走向实际应用的关键。为实现这一目标,该文从柔性压电超声传感器的核心敏感材料(压电薄膜)的优化设计出发,研究了厚度对Pb(Zr_(0.52),Ti_(0.48))O_(3)(PZT)压电薄膜材料综合性能及其所制备的传感器灵敏度的影响。研究发现,受界面死层的影响,厚度约为1.2μm的PZT压电薄膜相较于厚度约为0.8μm、1.0μm和1.6μm的薄膜具有更大比例的(100)晶粒择优取向和更高的剩余极化,表现出最高的压电系数,更具备应用潜力。利用该厚度的PZT压电薄膜制备了柔性压电超声传感器,并用其检测在110 k V真型电缆上传播的由自动笔铅芯断裂产生的超声信号,计算得到该超声信号在交联聚乙烯绝缘层中的衰减系数为3.74 dB/m。该研究提供了一种利用压电薄膜厚度优化柔性压电超声传感器灵敏度的方法,为进一步推进柔性压电超声传感器在电缆等电力设备领域的应用提供了实验和理论基础。
