超声波法检测局部放电的原理（2）

局部放电超声波检测的特点

1、可以避免电磁干扰

超声波信号由其所处的频带范围及物理性质决定了其抗电气干扰的能力比较强。

2、便于实现在线带电检测

目前国内外采用的超声波检测局部放电的方法是利用超声波传感器紧贴在接地的高压设备或者手持传感器接近被测设备进行局部放电检测，无需要求对设备进行停电检测，对电气设备的正常运行和操作没有任何影响。光纤具有良好的隔离作用，在传感器与检测设备之间采用光纤连接，可以使设备和检测人员的安全得到保障，并且不存在在线带电检测结果与离线停电检测结果存在差异的问题，因此得出结论：利用超声波法可以比较容易实现高压设备局部放电的在线带电检测。

3、便于实现局部放电音频信号的再现

局部放电超声波信号可通过载波调频，得到20Hz-20KHz频域范围内的信号，即我们人耳可听到的信号，载波频率的选择需根据检测对象发射的超声波信号的频率来选择。如：采集开关柜局部放电超声波信号的传感器中心频率为40KHz，语音信号大约分布在0.3-4KHz之内，本文中所涉及到的载波频率为38.4KHz。经过调频处理后可得到中心频率约为1. 6KHz的信号。本文正是基于这样的原理实现局部放电信号从超声波转换至音频信号。

4、利用超声波进行局部放电模式识别和定量分析
很对专家学者致力于实现基于超声波的局部放电定量分析及智能识别。德国和日本的科学家曾在此方面进行过研究，但并未取得良好的进展。随着信号处理技术的发展，人们对利用频谱识别技术来诊断局部放电寄予厚望。非线性数学及人工智能的发展，为实现局部放电的模式识别奠定了坚实的基石，其尝试也取得了一些进展，特别是在成熟的数学分析体系及传感器的辅助下，基于超声波的局部放电模式识别不再仅仅是停留在论证阶段。

局部放电超声波信号检测原理
一般的超声波检测系统由声电转换、前置放大、模数转换和信号处理显示4个基本部分组成，在开关柜中，超声波从金属箱体的内表面通过柜体之间的空隙连接处传播出去，通过声电转换原理可将信号放大，在超声检测系统中，应用广泛的声电转换及增益的传感器是压电陶瓷传感器，此类传感器利用压电陶瓷的正压电效应原理。在传感器的选择中，传感器的工作频带是非常正要的参考指标，本文中信号的采集是选用中心频率为40KHz的超声波传感器。

采集得到的超声波信号频率高，根据信号采样原理，需采集大量数据才会保证信号不失真，对硬件要求与软件要求均比较高。利用信号的调频原理，将信号调制到音频信号频段。再利用音频信号分类技术及模式识别技术即可实现故障信号的识别。