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上海长方光学仪器有限公司

超声波检测的灵敏度-抛物镜反射器提高灵敏度

来源:内容来源于网络 浏览量:311次
【导读】抛物镜反射器可以将在气体或液体中传播的超声波反射到焦点上,提高了位于焦点上的换能器对超声波声压接收的水平。这不仅可以提高测量灵敏度,也增强了换能器辨别方向的能力。抛物镜的基本尺寸图...

抛物镜反射器可以将在气体或液体中传播的超声波反射到焦点上,提高了位于焦点上的换能器对超声波声压接收的水平。这不仅可以提高测量灵敏度,也增强了换能器辨别方向的能力。

抛物镜的基本尺寸图

为了使得超声波在反射器上充分得到反射,就必需使用声阻抗大的材料。而且反射器的表面要非常光滑。反射器表面形状应符合抛物线方程

y=4ax

方程式中a为焦距,如上图所示。

抛物镜的半径

r=√4ah

反射器增益与频率的关系

抛物镜反射器的增益同时还与声波的频率有关。下图是用铝制反射器测量不同频率的声波所得到的增益变化图。当频率低于1kHz时,反射器得到的增益较小;在200HZ左右出现峰值,这是因为反射器发生了谐振,增益Zda;在20kHZ一100KHZ频率范围内可以得到较高增益。因此在超声波测量中,使用反射器来提高灵敏度是非常有效的。

目前抛物镜反射器不但用于测量高压传输线的电晕,而且也用于测量各种液体绝缘的高压电气设备。下图为铝制的充满蓖麻油的反射器,将此反射器紧靠液体绝缘的电气设备的外壳,就能检测出设备内部发生npC的局部放电。

反射器的尺寸图

以上叙述了接受器的灵敏度,为了提高整个测试装置的灵敏度,还要选用低噪声高增益的放大器。放大器的频率响应要和接受器的频率响应相一致。这样就可以使接收器接收的超声波信号充分放大。

在空气中局部放电产生的脉冲电荷和超声波的关系

用超声波检测局部放电和脉冲电流法检测的结果没有普遍的定量关系。上图是导线在空气中放电时测得的脉冲电荷和41.5KHZ的超声波水平的关系。图中曲线说明只有在放电电荷为几百pC范围内是线性的。下图是在矿物油中30-90KHZ的超声波水平与放电电荷的关系。试验数据虽然是很分散的,但大致上可以看出放电量大于10~3pC时呈线性关系,在放电量较低时超声波水平约与放电电荷的平方根成正比。因此用超声波检测法测量的结果只能说明相对的放电大小,而不能确切地测出局部放电的参数。

在油中局部放电产生的脉冲电荷和超声波的关系


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2004-10-02 09:23:12
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