一種用於檢測複合絕緣子傘裙的核磁共振傳感器的製作方法

2023-10-09 05:05:49 2

本發明涉及電力系統檢測設備技術領域，尤其涉及一種用於檢測複合絕緣子傘裙的核磁共振傳感器。

背景技術：

複合絕緣子在電力系統中的應用越來越廣泛，但是，隨著時間的推移，複合絕緣子會逐漸老化，其機械性能和絕緣性能都會下降，會威脅到電力系統的安全穩定運行。因此，如何有效地檢測其老化狀態，評估其絕緣性能對於電力系統具有重要的意義。複合絕緣子是傘裙片結構，現有技術中沒有能夠方便有效地檢測其老化狀態的設備。

因此，如何提供一種能夠方便有效地檢測複合絕緣子傘裙的檢測設備，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種用於檢測複合絕緣子傘裙的核磁共振傳感器，該核磁共振傳感器結構簡單、操作方便，可方便有效地檢測複合絕緣子傘裙的老化狀態。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種用於檢測複合絕緣子傘裙的核磁共振傳感器，包括：

殼體，包括可拆卸拼接固定的第一殼體和第二殼體，所述第一殼體和所述第二殼體拼接後形成用於包圍絕緣子的傘裙片的磁體腔，所述殼體的上下兩側均設有用於絕緣子的芯棒貫穿的通孔；

容納於所述磁體腔內部的磁體，包括位於所述傘裙片上表面的上磁體和位於所述傘裙片下表面的下磁體，所述上磁體與所述下磁體相對的一側極性相反；

位於所述上磁體和所述下磁體之間的射頻線圈，包括環繞所述芯棒外周的內線圈和環繞所述內線圈並且與所述內線圈之間預留射頻區域的外線圈，所述殼體外部設有與所述射頻線圈連接的射頻接頭。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述殼體設置有圍繞所述磁體腔周向的鐵軛。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述殼體上下兩側的通孔均連接有用於與所述芯棒卡緊固定的卡環。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述殼體為圓形盒體結構，所述磁體腔為圓形空腔，所述第一殼體和所述第二殼體沿所述圓形盒體的直徑方向對稱布置。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述第一殼體和所述第二殼體通過緊固件可拆卸地拼接固定在一起。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述殼體為鋁質殼體。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述磁體為永磁體。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述上磁體和所述下磁體均包括沿所述傘群片的直徑方向對稱布置的兩個磁體片，所述磁體片的橫截面外輪廓為半圓環形，所述上磁體與所述下磁體平行布置。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述內線圈包括沿所述芯棒的直徑方向對稱布置的半圓環形的第一內線圈和第二內線圈，所述外線圈包括沿所述芯棒的直徑方向對稱布置的半圓環形的第一外線圈和第二外線圈。

優選地，在上述核磁共振傳感器中，所述射頻區域覆蓋所述傘裙片的表面。

本發明提供的用於檢測複合絕緣子傘裙的核磁共振傳感器，包括：殼體，包括可拆卸拼接固定的第一殼體和第二殼體，第一殼體和第二殼體拼接後形成用於包圍絕緣子的傘裙片的磁體腔，殼體的上下兩側均設有用於絕緣子的芯棒貫穿的通孔；容納於磁體腔內部的磁體，包括位於傘裙片上表面的上磁體和位於傘裙片下表面的下磁體，上磁體與下磁體相對的一側極性相反；位於上磁體和下磁體之間的射頻線圈，包括環繞芯棒外周的內線圈和環繞內線圈並且與內線圈之間預留射頻區域的外線圈，殼體外部設有與射頻線圈連接的射頻接頭。

檢測前，將殼體拆開並將磁體和射頻線圈安裝到殼體內部，然後將殼體拼接固定並夾持到複合絕緣子傘群上，從而將磁體、射頻線圈以及傘群片均包裹在磁體腔內部；檢測時，利用測量系統通過射頻接頭傳輸射頻激勵到射頻線圈中，激勵絕緣子樣品；測量核磁共振回波信號，並進行後續的數據處理，最終得到能夠評估絕緣子老化狀態的參數。

與現有技術相比較，本發明提供的核磁共振傳感器利用可拆卸的殼體結構使檢測過程更加簡便，從而可方便有效地檢測傘群的老化狀態。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的整體結構示意圖；

圖2為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的內部結構示意圖；

圖3為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的內部結構剖面圖；

圖4為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的局部工作原理圖。

圖1至圖4中：

1-殼體、2-傘裙片、3-上端卡環、4-射頻接頭、5-螺栓、6-鐵軛、7-芯棒、8-下端卡環、9-磁體腔、10-外線圈、11-磁體、12-內線圈、13-上磁體、14-下磁體、15-目標區域。

具體實施方式

本發明的核心在於提供一種能夠方便有效地檢測複合絕緣子傘群的老化狀態的核磁共振傳感器。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參照圖1至圖4，圖1為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的整體結構示意圖，圖2為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的內部結構示意圖，圖3為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的內部結構剖面圖，圖4為本發明具體實施例中的核磁共振傳感器的局部工作原理圖。

在一種具體實施例方案中，本發明提供了一種用於檢測複合絕緣子傘群的核磁共振傳感器，包括：殼體1、磁體11和射頻線圈，其中，殼體1包括可拆卸拼接固定的第一殼體和第二殼體，第一殼體和第二殼體拼接後形成用於包圍絕緣子的傘裙片2的磁體腔9，殼體1的上下兩側均設有用於絕緣子的芯棒7貫穿的通孔；磁體11容納於磁體腔9內部，磁體11具體包括位於傘裙片2上表面的上磁體13和位於傘裙片2下表面的下磁體14，上磁體13與下磁體14相對的一側極性相反；射頻線圈位於上磁體13和下磁體14之間，包括環繞芯棒7外周的內線圈12和環繞內線圈12並且與內線圈12之間預留射頻區域的外線圈10，殼體1外部設有與射頻線圈連接的射頻接頭4。

本方案提供的核磁共振傳感器利用氫原子的核磁共振譜來分析複合絕緣子傘群材料的特性，複合絕緣子傘群的主要材料是聚二甲基矽氧烷，對於新的絕緣子，其分子結構基本是確定的，可以得到特定的氫原子核磁共振譜(相同的氫原子狀態對應一種譜，這裡相同的狀態是指相同的化學結構及含量)。當絕緣子發生老化後，化學分子的化學鍵會發生斷裂，由於每個斷鏈之間所處的環境等原因會發生不同類型的重組，形成新的化學分子，這時原有的氫原子狀態便發生了變化，對應的核磁共振譜也就會發生變化，該核磁共振傳感器的基本原理就是通過測量這種變化來反映複合絕緣子的老化狀態。

需要說明的是，殼體1用於包圍住整個被檢測的傘群片2，殼體1還用於容納固定磁體11和射頻線圈，為整個核磁共振傳感器提供用於實施檢測的中空的磁體腔9。殼體1可以設計成為多種結構形狀，例如圓形盒狀、方形盒狀、柱狀、橢球狀或球狀等，優選地，為了適應包圍傘裙片2以及簡化結構，本方案中的殼體1在拼接後為圓形盒體結構，磁體腔9為圓形空腔。

為了便於實現殼體1可拆卸安裝於傘群，本發明通過拼接的方式來設計殼體1，具體的，本方案可以通過多種拼接結構來實現殼體1的可拆卸安裝，例如沿圓形殼體的徑向劃分成兩個、三個或更多個開口式殼體，若干個開口式的殼體拼接到一起後形成中間帶通孔的殼體1，通孔與芯棒7配合，若干開口式的殼體再通過固定裝置拼接固定成一體；或者將殼體1設計成可旋轉開合式或推拉開合式的拼接結構，在安裝時打開殼體1使傘群片2放置於殼體1的磁體腔9中，然後閉合殼體1，再固定即可。優選地，本方案採用了上述沿圓形殼體徑向劃分的方式來設計殼體1的結構，即第一殼體和第二殼體均為開口式殼體結構，第一殼體和第二殼體分別可以設計為一個單獨的開口式殼體結構，也可以均設計為兩個或兩個以上的開口式殼體拼接後的結構，更加優選地，本方案中的第一殼體和第二殼體沿圓形盒體的直徑方向對稱布置，如圖2所示，即第一殼體和第二殼體均為半圓形開口式殼體，第一殼體和第二殼體的圓心位置設有缺口，當第一殼體和第二殼體閉合拼接到一起之後，該缺口形成用於卡接配合芯棒7的通孔。需要說明的是，當殼體1閉合之後，以傘群片2的中心橫截面為基準，可以將殼體1劃分為上部殼體和下部殼體，上部殼體覆蓋傘群片2的上表面，下部殼體覆蓋傘群片2的下表面，殼體1的四周則包圍傘群片2的邊緣。

需要說明的是，上述可拆卸拼接固定的殼體1可以通過多種方式實現固定連接，例如通過卡扣、螺栓等緊固件連接，或者通過插接、掛鈎等固定結構來連接，優選地，本方案中的第一殼體和第二殼體通過緊固件可拆卸地拼接固定在一起。如圖1至圖3所示，本方案中的緊固件優選螺栓5，螺栓5設置於第一殼體和第二殼體外側相接處，通過螺栓連接可以便於整個傳感器結構的安裝及固定。另外，本方案還可以在螺栓5的位置設計有轉軸和彈性夾，從而可以實現第一殼體和第二殼體的旋轉開合及夾緊固定。

為了便於殼體1與複合絕緣子之間進行固定，優選地，本方案中在殼體1上下兩側的通孔處均連接有用於與芯棒7卡緊固定的卡環，如圖1和圖3所示，殼體1上部的通孔連接有上端卡環3，殼體1下部的通孔連接有下端卡環8，卡環與芯棒7卡緊配合固定，從而可以固定殼體1與傘群片2的相對位置，保證檢測過程順利進行。需要說明的是，與殼體1類似，本方案中的卡環也為拼接式結構，從而便於安裝固定。

如圖1和圖4所示，優選地，射頻線圈固定於上磁體13的下方，為了便於射頻接頭與射頻線圈的連接，射頻接頭4設置於上端卡環3上。當然，本發明還可以將射頻線圈固定於下磁體14的上方，並將射頻接頭4設置於下端卡環8上，還可以將射頻接頭4設置於殼體1的其他位置處，本方案不再贅述。

需要說明的是，本方案中的磁體11和射頻線圈用於生成檢測傘群的檢測磁場，為了避免外部電磁場影響該傳感器的檢測磁場，優選地，本方案中的殼體1採用了金屬材料(如鋁、銅等)製作，金屬殼體可以屏蔽外部電磁場，從而保證該傳感器順利檢測，提高檢測精度。進一步優選地，本方案中的殼體1為鋁質殼體，採用鋁質殼體可以進一步減輕傳感器整體重量，便於攜帶，節約成本。

優選地，殼體1設置有圍繞磁體腔9周向的鐵軛6，如圖1、圖3和圖4所示，鐵軛6材料為鐵，位於上磁體13和下磁體14之間，可以引導磁場走向，從而約束磁場，改善目標區域15內磁場分布，增強目標區域15內主磁場的強度和均勻度。

需要說明的是，磁體11用於提供垂直於傘裙片2橫截面的均勻主磁場，本方案中的磁體11可以有多種實現形式，例如採用永磁體或採用電磁鐵來生產主磁場，優選地，本具體實施例方案中的磁體11為永磁體。

為了便於布置磁體11，優選地，本方案中的磁體11包括四個弧形磁體片，第一殼體和第二殼體內均安裝有兩個分別位於傘裙片2上下兩側的磁體片，具體的，上磁體13和下磁體14均包括沿傘裙片2的直徑方向對稱布置的兩個磁體片，每個磁體片的橫截面外輪廓為半圓環形，即每兩個磁體片可組合成一個圓環形的磁體片，上磁體13與下磁體14平行布置。當然，上述結構僅僅是本發明中的一種優選實施方式，上磁體13的兩個磁體片以及下磁體14的兩個磁體片也可以設計為不對稱結構。請參照圖4，圖4示出了殼體1左半部分中上磁體13和下磁體14的布置情況，可見，上磁體13的N極與下磁體14的S極相對布置，在目標區域15內形成垂直於傘裙片2的橫截面的均勻主磁場，圖4中從上磁體13至下磁體14的多個平行箭頭線代表該主磁場的磁感應線。當然，也可以將上磁體13的S極與下磁體14的N極相對布置。

射頻線圈用於生成與主磁場正交的射頻磁場，從而形成檢測磁場。優選地，本方案中的射頻線圈包括兩對半環形的線圈結構，如圖2所示，具體結構如下：內線圈12包括沿芯棒7的直徑方向對稱布置的半圓環形的第一內線圈和第二內線圈，外線圈10包括沿芯棒7的直徑方向對稱布置的半圓環形的第一外線圈和第二外線圈，即內線圈12和外線圈10均為圓環形線圈，圖2中僅示出了一個半圓環形的內線圈12和一個半圓環形的外線圈10。當然，上述射頻線圈結構方式僅僅是本發明中的一種優選實施方式，本發明中的射頻線圈還可以設計成為方環形線圈或其他環形線圈，第一內線圈和第二內線圈可以設計為不對稱結構，第一外線圈和第二外線圈也可以設計成為不對稱結構。請參照圖4，內線圈12與外線圈10可在兩者之間的射頻區域內生成平行於傘裙片2橫截面方向的射頻磁場，圖4中內線圈12與外線圈10之間的彎折連線代表該射頻磁場的磁感應線，可見，在目標區域15內該射頻磁場與主磁場正交，從而形成用於檢測傘群片2的檢測磁場。需要說明的是，上述目標區域15就是上文所述的射頻區域，當該傳感器安裝到複合絕緣子傘群上之後，傘群片2就位於該目標區域15。

為了提高檢測精度，儘可能地反映被檢測傘群片2的整體老化狀態，優選地，本方案中將射頻區域覆蓋傘裙片2的表面，如此設置，傘裙片2就可以全部位於射頻區域內，從而可以實現對傘裙片2整體的檢測。

本發明提供的核磁共振傳感器的工作過程如下：

檢測前，將殼體1拆開並將磁體11和射頻線圈安裝到殼體1內部，然後將殼體1拼接固定並通過卡環夾持到複合絕緣子傘群上，從而將磁體11、射頻線圈以及傘群片2均包裹在磁體腔9內部；檢測時，利用測量系統通過射頻接頭4傳輸射頻激勵到射頻線圈中，激勵絕緣子樣品；測量核磁共振回波信號，並進行後續的數據處理等，最終得到能夠評估絕緣子老化狀態的參數(橫向弛豫時間T2)。

綜上所述，本發明提供了一種新型的可攜式核磁共振傳感器，該傳感器是雙開圓弧結構，該結構可以將整片待檢測絕緣子傘裙片包圍，可以有效屏蔽外界電磁幹擾，提高檢測的信噪比。與現有技術相比較，本發明提供的核磁共振傳感器利用可拆卸的殼體結構使檢測過程更加簡便，從而可方便有效地檢測傘群的老化狀態。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。