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超聲波法檢測局部放電的原理（1）
閱讀：3989 發布時間：2019-9-6
1. 超聲波基本概念
波動是物質的一種運動形式，振動是波動產生的根源。波動分為電磁波和機械波。機械波描述一種波動過程，這種波動過程使機械振動在彈性介質中引起的，例如水波、聲波、超聲波等;電磁振蕩會引起交變的電場和磁場在空間傳播，這就是電磁波的產生原理，電磁波的表現形式有無線電波、紅外線等。
超聲波屬于機械波，是機械振動在彈性介質中的傳播。從頻率角度并以人的可感覺頻率為分界線，可將聲波劃分為次聲波、可聞聲波、超聲波、特超聲波及晶格振動。下圖為機械波與電磁波波譜的頻段劃分及名稱，其中，超聲波是指頻率高于20khz的聲波。
2. 局部放電超聲波產生原理
電氣設備中發生局部放電時，在放電區域內分子之間會產生劇烈的碰撞，介質由于放電發熱體積會瞬間發生改變，這些因素都會在宏觀上產生機械波一脈沖壓力波，超聲波就是其中頻率大于20KHz的聲波分量。局部放電點可以看作是脈沖聲源，聲波以球面波的形式在空間中傳播，遵循機械波的傳播規律，聲波在不同的介質中傳播速度是不同的，且在介質交界的地方發生反射及折射現象。在電氣設備內部產生局部放電時，伴隨著電荷的中和過程，產生較陡的電流脈沖，局部放電發生的區域由于電流脈沖的作用瞬間因受熱而體積膨脹，形成一種類似“爆炸”的效果，放電區域在放電過程結束之后恢復到原來的體積。這種因局部放電產生的一脹一縮的體積變化引起了介質的疏密瞬間變化，形成超聲波。
基于此，可在電氣設備的外部安裝超聲波傳感器，將超聲波信號轉換為電信號，將信號進行后續的處理就可以得到表征局部放電的特征量。