局部放电测试仪超声波原理

超声波作用原理~声波频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波声波。超声波产生的效应统称为超声效应，即当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下4种效应：①机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时 ,悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化（可参考电介质物理学和磁致伸缩）。②空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。③热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。④化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变 。

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一、局部放电的特征局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。它表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。这种放电的能量是很小的，所以它的短时存在并不影响到电气设备的绝缘强度。但若电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。局部放电是一种复杂的物理过程，除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声波、光、热以及新的生成物等。从电性方面分析，产生放电时，在放电处有电荷交换、有电磁波辐射、有能量损耗。最明显的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。如果绝缘中存在有气泡，当工频高压施加于绝缘体的两端时，如果气泡上承受的电压没有达到气泡的击穿电压，则气泡上的电压就随外加电压的变化而变化。若外加电压足够高，即上升到气泡的击穿电压时，气泡发生放电，放电过程使大量中性气体分子电离，变成正离子和电子或负离子，形成了大量的空间电荷，这些空间电荷，在外加电场作用下迁移到气泡壁上，形成了与外加电场方向相反的内部电压，这时气泡上剩余电压应是两者叠加的结果，当气泡上的实际电压小于气泡的击穿电压时，于是气泡的放电暂停，气泡上的电压又随外加电压的上升而上升，直到重新到达其击穿电压时，又出现第二次放电，如此出现多次放电。当试品中的气隙放电时，相当于试品失去电荷q，并使其端电压突然下降△U，这个一般只有微伏级的电源脉冲叠加在千伏级的外施电压上。所有局部放电测试设备的工作原理，就是将这种电压脉冲检测出来。其中电荷q称为视在放电量。二、局部放电的机理1．局部放电的发生机理局部放电的发生机理可以用放电间隙和电容组合的电气的等值回路来代替，在电极之间放有绝缘物，对它施加交流电压时，在电极之间局部出现的放电现象，可以看成是在导体之间串联放置着2个以上的电容，其中一个发生了火花放电。按照这样的考虑方法，将电极组合的等值回路如图所示。http://www.ai1718.com/Public/kindeditor/attached/image/20140813/20140813165644_51658.jpg图3-1电极组合的电气等值回路在图3-1中，Cg：是串入绝缘物中放电间隙（比如气泡）的电容；Cb：是和Cg串联的绝缘物部分的电容；Cm：除了Cb和Cg以外的电极之间的电容。设电极间总的电容为Ca，则http://www.ai1718.com/Public/kindeditor/attached/image/20140813/20140813165740_95692.jpg（3-1）在这样的等值回路中，当对电极间施加交流电压Vt（瞬时值）时，在Cg上不发生火花放电的情况下，加在Cg上的电压vt由下式表示http://www.ai1718.com/Public/kindeditor/attached/image/20140813/20140813165822_76607.jpg （3-2）在图中，随着外施电压Vt的升高，vt也随着增大，vt达到Cg的火花电压vp时，在Cg上就产生火花放电。这时，Cg间的电压和式中的vt逐渐发生差异，如设它为vg由于放电的原因，vg迅速地从vp下降到vr（剩余电压）。现设在Cg间，经过t秒后放出的电荷为Q（t），则http://www.ai1718.com/Public/kindeditor/attached/image/20140813/20140813165857_36836.jpg （3-3）式中，Cgr是从Cg两端看到的电容，它等于http://www.ai1718.com/Public/kindeditor/attached/image/20140813/20140813165937_17596.jpg （3-4）所以得到 http://www.ai1718.com/Public/kindeditor/attached/image/20140813/20140813165953_62532.jpg （3-5）这里，将vg从vp大致变成vr的时间称为局部放电脉冲的形成时间。当将这些量表示成时间的函数时，成为图3-2的曲线。http://www.ai1718.com/Public/kindeditor/attached/image/20140813/20140813170033_34556.jpg图3-2 Cg间的放电电荷和电压随时间变化的曲线局部放电脉冲的形成时间，除了极端不均匀电场和油中放电的情况之外，一般是在0.01s以下，而且认为vr大致是零。在上述前提下，观察一下各个电气量的情况（局部放电几个主要参量）。(1)视在放电电荷q。它是指将该电荷瞬时注入试品两端时，引起试品两端电压的瞬时变化量与局部放电本身所引起的电压瞬时变化量相等的电荷量，视在电荷一般用pC(皮库)来表示。(2)局部放电的试验电压。它是指在规定的试验程序中施加的规定电压，在此电压下，试品不呈现超过规定量值