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2017-12-19 閱讀(8876)
機(jī)械波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，按波的頻率不同可以分為次聲波、聲波和超聲波三種。其中，頻率低于20Hz的稱(chēng)為次聲波；頻率在0.02-20kHz之間的稱(chēng)為聲波，這正是能被人們聽(tīng)覺(jué)所識(shí)別的機(jī)械波的頻率范圍；超聲波的頻率范圍為20kHz以上。超聲波的特性與聲波差不多，但是因?yàn)槌暡ǖ念l率要高于聲波，它具有一些與聲波不同的特性。聲波和超聲波都可以在氣體、液體和固體中傳播，但是聲波是一種縱波，而超聲波在不同的介質(zhì)中則有所不同。超聲波在氣體和液體中以縱波的形式傳播，在固體中則以橫波的形式傳播。超聲波的頻率高于聲波，頻率較高的結(jié)果會(huì)使超聲波在傳播過(guò)程中相比聲波的衰減更大，一般，20kHz-40kHz的超聲波在空氣中傳播5m就會(huì)衰減很多。
超聲波的特征值包括聲強(qiáng)、聲壓和聲阻抗：
聲強(qiáng)（I）：定義為單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的聲的能量。聲強(qiáng)的大小與機(jī)械波的頻率的平方成正比，由于超聲波頻率很高，所以它的聲強(qiáng)相對(duì)很大，這種特征正是超聲波能夠用于絕緣狀態(tài)診斷的重要依據(jù)。
聲壓（P）：介質(zhì)在沒(méi)有受到任何外力時(shí)候所具有的壓強(qiáng)稱(chēng)為靜態(tài)壓強(qiáng)，用P0表示。當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播的過(guò)程中，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)會(huì)振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)使介質(zhì)中的壓強(qiáng)交替變化。令超聲場(chǎng)傳播路徑中的某一點(diǎn)在某一瞬間的壓強(qiáng)值為Pr，聲壓就是該點(diǎn)的Pr與該點(diǎn)的靜態(tài)壓強(qiáng)之差。
聲阻抗（Z）：定義為超聲波傳播路徑上的某一點(diǎn)的聲壓P與該點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度v之比，它的大小可以表示超聲場(chǎng)中的介質(zhì)對(duì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的阻礙作用的強(qiáng)弱。
在GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖擊波，檢測(cè)這種沖擊波可以發(fā)現(xiàn)早期內(nèi)部絕緣缺陷的異常。這種沖擊波具有廣泛的頻率范圍，為了減少現(xiàn)場(chǎng)噪聲的干擾而利用超聲波范圍的聲進(jìn)行局部放電檢測(cè)。局部放電的位置到超聲波傳感器之間有一定的距離，在超聲波傳播的過(guò)程中，可能會(huì)遇到GIS內(nèi)的夾層、裂縫等，這些情況會(huì)改變局部放電超聲波信號(hào)的幅值、相位、頻譜等特征。超聲波檢測(cè)局部放電的探頭為壓電傳感器，當(dāng)超聲波傳播至傳感器時(shí)，傳感器根據(jù)壓電原理將振動(dòng)信號(hào)變成電信號(hào)。然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、變換等運(yùn)算處理，根據(jù)實(shí)際的需要可以得到信號(hào)的波形、到達(dá)時(shí)間等信息，根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息可以對(duì)GIS內(nèi)部局部放電的情況進(jìn)行定量分析和定位。
