太赫兹技术在电气设备绝缘缺陷检测研究综述

太赫兹波在绝缘介质材料传播中不仅具有衰减小,准直性强,穿透性好等优点,而且在成像可视化方面具有较高的分辨率,深受电气设备绝缘缺陷检测领域学者的喜爱。首先概述了太赫兹波的产生和探测技术,介绍了太赫兹时域光谱技术和基于时域、频域信号的特征参量对绝缘缺陷成像的原理,给出了电气设备绝缘缺陷应用太赫兹波检测的典型案例,探讨了目前存在的探测方式选取、缺陷类型识别、在线监测可行性的相关问题,最后对太赫兹技术在电气设备绝缘缺陷检测领域的前景进行了展望。     

基于太赫兹时域光谱的XLPE不同尺度缺陷研究

交联聚乙烯（XLPE）在生产、敷设、运行过程中会受到多种因素影响,产生不同尺度的结构缺陷,进而影响XLPE的电气性能。本文对XLPE电力电缆中常见的分子缺陷、聚集态结构缺陷与宏观气隙缺陷进行了重构,并结合X射线衍射测试（XRD）与太赫兹时域光谱（THz-TDS）的透射和反射模块对3种尺度的缺陷进行表征。结果表明：太赫兹时域光谱的电压幅值、相位信息分别表现出关于极性分子与聚集态结构变化的敏感特性;通过太赫兹时域光谱透射与反射模块的联用技术,可精准识别并计算出内部气隙缺陷的位置及尺寸,实现对不同尺度缺陷的无损检测。     

基于太赫兹波的复合绝缘子界面检测研究

复合绝缘子的交界面缺陷问题严重威胁着电网的安全运行。为了有效评估复合绝缘子的界面性能,研究基于太赫兹波的无损检测方法。首先理论分析了太赫兹反射波在不同性能界面中的传播过程。测试界面气隙、蚀损缺陷情形的太赫兹反射波,分析太赫兹波在含缺陷界面中的反射传播特性。针对气隙缺陷,提出通过太赫兹波形特征比对的定量检测方法;针对蚀损缺陷,提出基于波形差值的成像检测方法。根据太赫兹波形特征信息,可对界面气隙和蚀损缺陷进行分类诊断。对实际缺陷的测试表明,太赫兹时域反射波在复合绝缘子界面缺陷检测中具有较高的应用价值。     

太赫兹波技术在电网设备绝缘材料检测中的应用

太赫兹波在绝缘介质中具有良好的穿透性、直线性、抗干扰性,且对人体无害,随着太赫兹波发射和探测技术的成熟,在材料无损检测、光谱分析、航空、医学等领域开始广泛应用。文中阐述了太赫兹波的产生、探测原理,以及太赫兹透射波、反射波在绝缘介质检测中的探测方式;分析了基于时域、频域信号的特征参量对被测物体进行太赫兹成像的原理;最后,综合阐述了太赫兹波在电网设备绝缘材料检测中的应用场景和技术可行性。     

基于PCA技术的复合绝缘子内部缺陷太赫兹融合参量成像方法研究

近年来,复合绝缘子被广泛应用于输电线路上,但是在户外条件下长期带电运行发生老化、生产不达标和运输操作不规范,都可能导致内部产生缺陷。传统的单一太赫兹特征参量成像方法面临缺陷成像结果较模糊的缺点,不利于缺陷的有效识别。该文采用基于主成分分析(principal component analysis,PCA)技术的特征参量融合方法,基于融合后数据的成像结果质量得到了显著提升。首先,搭建可进行样品扫描和太赫兹信号采集的成像平台,并进行信号幅值、信号包络面积、信号功率值和频谱幅度值的成像。通过比较发现,频谱参数成像结果信噪比低于时域参量成像结果,但对于边缘的成像效果更好。将10个频段的频谱幅度均值计算结果进行融合并用于成像,得到的成像结果包含更多的特征信息,图像质量得到了大幅提升。基于Canny算子检测了缺陷边缘,结果显示基于融合数据的成像结果缺陷面积误差率比单一特征参量成像结果更低。最后,对含裂纹缺陷平板样品和含气隙缺陷真型复合绝缘子短样开展实验,进一步验证了该方法的有效性。     

碳纤维复合材料红外无损检测的数值分析

运用大型有限元分析软件ANSYS,对含缺陷的碳纤维复合材料进行瞬态温度场有限元数值模拟,计算分析了缺陷深度、大小和厚度对碳纤维复合材料表面热像对比度的影响规律。结果表明,当缺陷大小一定时,距试样表面越近的缺陷越易检测;当缺陷位于试样一定深度时,缺陷大小在一定范围内,大缺陷容易检测;当缺陷表面与试样表面距离一定时,缺陷越厚越易检测。     

太赫兹科学技术在生物医学中的应用研究

介绍了近十年来国内外太赫兹科学技术在生物医学领域的研究与应用进展.重点总结了太赫兹辐射的生物效应、太赫兹光谱技术和太赫兹成像技术,在生物医学领域的研究与应用的3个大类的成果.有关太赫兹辐射的生物效应,分不同频率、不同功率和不同辐射时间下样品的生物学反应来介绍.又根据探测样品属性不同分为生物体、生物组织、生物细胞、生物细胞器和生物大分子等6个层次的内容.充分论证了太赫兹科学技术对生物医学的安全性和适用性.由于太赫兹光谱包含丰富的生物分子及分子间的组成信息和构象信息,在生物医学领域的研究与应用最多.对不同生物大分子的太赫兹特征频谱进行了解读,对太赫兹光谱技术的应用进行了梳理,目的为让更多的人了解太赫兹科学技术的优越性和应用前景.在太赫兹渡成像技术方面,总结了其在癌变组织诊断、皮肤烧伤探测等方面的研究应用.为使迷人的太赫兹波科学与技术更好的服务于人类,尝试较为全面地对太赫兹科学技术在生物医学领域取得的研究成果进行归纳与总结,同时也探讨了现阶段在生物医学领域所存在的不足,以及今后努力的方向.     

太赫兹反射成像技术在复合绝缘子硅橡胶内部缺陷检测中的评述

由于太赫兹波穿透能力强、成像分辨率高、抗干扰能力强等优点,基于太赫兹反射成像方式的无损检测技术成为绝缘子缺陷检测领域的研究热点。本文首先介绍了介质中太赫兹波的传播特性,构建传播模型分析了存在缺陷时因介质不连续性导致缺陷界面处的太赫兹波折反射现象。然后概述了电磁波的时域有限差分法（FDTD）,基于FDTD理论的电场随时间的变化方程利用全波三维电磁场仿真软件对硅橡胶材料进行几何建模仿真,发现在距离模型中心2.5 mm的观测面上观察到的太赫兹波分布情况差异可以反映内部缺陷的尺寸和位置,提供了一种理论研究仿真方法。最后综述了学术上应用太赫兹成像技术检测绝缘子内部缺陷的案例,分析了探测距离影响灵敏度、背景噪声影响成像分辨率和缺陷类型识别的问题,并针对这些问题进行了展望。     

太赫兹信号在老化硅橡胶中的传播特性仿真研究

绝缘是影响电力系统稳定运行的重要因素,但大多数情况下电气设备很难拆卸,对其绝缘老化程度的检测较为困难.太赫兹波具有可以轻易穿透绝缘材料等非金属材料的特性,这对于硅橡胶复合绝缘子的无损检测具有重要意义.分析了太赫兹信号在理想介质与有损介质中传播的特性,从理论上阐述了其在非理想材料中可能发生的损耗,进而指出可以通过检测太赫...     

基于太赫兹时域光谱的XLPE老化评估研究

合理预测交联聚乙烯（XLPE）电缆的老化状态,及时更换老化严重的电缆,对于电网的稳定运行至关重要。本研究对XLPE绝缘电缆试样进行145℃的加速热老化实验,分析了相关微观理化特性,并建立了太赫兹频段介电参数与微观结构之间的关联。结果表明：随着老化时间的增加,XLPE的结晶度降低、热稳定性下降,羰基指数增大,表明XLPE老化程度逐渐加剧;在太赫兹频段范围内,介电常数实部受结晶度、极性基团含量等多种结构因素的共同影响,导致其与老化时间之间的关系不明确,但介电常数虚部的变化主要由源于极性基团的偶极子高弹态极化引起,表现出随老化时间增加而逐渐增大的趋势。经拟合发现介电常数虚部与羰基指数呈正相关关系,因此太赫兹频段介电常数虚部能够较好地反映XLPE试样的老化程度。     

“云智慧仪器”结合“互联网+”和“工业4.0”、CPS的发展趋势，是面向“中国制造2025”的典型代表

本文讨论了“互联网+”、“工业4.0”、CPS、“中国制造2025”和“云智慧科技”的情况,介绍了中国DASP云 智慧仪器的构架和应用实例。并利用INV3062C云智慧仪器进行对比测试,得到了超过十进制12位的测试精度,特别是在 超低频方面有所突破,达到小数点后9位的精度,值得应用推广。     

CFRP/Al蜂窝结构缺陷红外热图特征的多结构形态学-PCNN识别

CFRP/Al蜂窝结构在制备和长期服役过程中易产生脱粘、分层、积水等缺陷,因此采用红外热波无损检测技术对其状态进行检测尤为重要.在采集CFRP/Al蜂窝结构缺陷红外热图像序列的过程中,存在着较大的背景噪声,容易产生对缺陷的检测效率低、对比度差等问题.为了提高缺陷检测效果,采用主成分分析算法对去除背景后的红外图像序列进行...     

微波反射法检测复合绝缘子内部缺陷方法研究

为了检测复合绝缘子内部缺陷。提出基于微波反射法的复合绝缘子检测方法。该方法将微波发射到复合绝缘子内,利用微波在不同介质内发生折反射的性质,检测反射波信号,判断绝缘子内部是否存在缺陷。通过理论分析初步验证微波反射法的可行性,搭建试验平台进行无损检测,通过对无缺陷样品的试验总结数据分布规律、提出初步判据。通过内含缺陷的样品验证该方法的实用效果。试验表明微波反射法对于复合绝缘子内部缺陷具有较为明显的检测效果。     

基于微波反射法的复合绝缘子无损检测方法

为了对运行复合绝缘子内部缺陷进行无损探伤(NDT),提出一种基于高频微波的检测方法,利用微波在硅橡胶与缺陷以及缺陷与芯棒交界面处的折反射进行缺陷检测。首先通过计算不同缺陷类型处的折反射信号幅值,从理论上验证该方法可行性;其次,搭建了针对复合绝缘子的微波检测平台,并对加入不同类型人造缺陷的绝缘子样品上进行试验,优化各系统参数;最后对收集到的现场出现异常温升的绝缘子进行检测,找出缺陷位置,并解剖进行验证。实验结果表明:采用近场微波方法无需偶联剂,即可对复合绝缘子进行无接触、无损检测;可以检测到绝缘子内部的不同类型(介电常数)的缺陷;可识别尺寸小于0.4 mm的细微缺陷。通过实验验证了微波反射法应用于复合绝缘子内部缺陷检测的可行性。     

GIS内部缺陷模拟试验在线检测的研究

分析超声波局部放电法对于GIS内部缺陷检测的特点、方法,并通过在平顶山高压开关厂内的几种GIS内部缺陷模拟试验,对各种缺陷模拟下的超声波典型数据进行了分析,得出了电压大小、电流大小、超声波探头位置、SFS气体品质、传统pc值与超声波幅值的关系,以及超声局部放电法对各种模拟缺陷的灵敏度。     

X数字射线成像技术检测成像质量问题及对策探讨

讨论了运用射线实时成像检验技术（计算机x线摄影ComputedRadiography,简称CR;直接数字化X射线摄影系统DigitalRadiography,简称DR）检测不同材质和厚度物体时对成像质量的影响,根据实验结果得出其更适应于密度低、厚度变化不大的结构拍摄,以及通过阶梯灰度评定法解决大厚度比结构拍摄成像质量差的方法。     

太赫兹波技术在药学上的应用研究

太赫兹(THz)辐射是一种新型的远红外相干辐射源,太赫兹时域光谱技术是利用太赫兹脉冲研究物质物理化学性质的一种新兴光谱技术,具有很多独特的性质。由于很多极性生物大分子的振动和旋转能级都处于在太赫兹波段内,因此利用太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术研究药品的结构,分析药品的成分,对控制药品的质量稳定性具有重要的意义。综述了近些年来太赫兹技术在药品领域上的应用成果,探讨了存在的问题,并对发展前景进行了展望。     

家用燃气表外观缺陷的改进 ViT+FastFlow检测方法研究

外观质量是家用燃气表(DGM)国家强制检定项目之一,针对 DGM 外观质量检定中匮乏缺陷样本使基于有监督学习检 测方法难以泛化到实际应用场景问题,本文研究 DGM 外观缺陷无监督检测方法,引入 Vision Transformer ( ViT) 改进版 EfficientFormerV2-l 提取正常样本特征,融合底层和高层特征图,并通过二维标准化流 FastFlow 将正常特征图映射到标准高斯分 布,外观缺陷因离散落在分布以外使异常得分相比正常样本更高,通过设置自适应阈值识别并定位 DGM 外观缺陷。 实验采集 DGM 正常样本、真实缺陷样本、合成缺陷样本作为数据集并优化检测模型参数,优化后检测模型在图像级别指标 AUROC 达 99. 77%,在像素级别指标 AUPRO 达 96. 3%,每秒可检测 4 张以上 DGM 图像,表明本文方法能准确高效识别与定位 DGM 外观 缺陷。     

全尺寸复合绝缘子内部缺陷微波无损检测研究

为减少由复合绝缘子内部缺陷造成的事故隐患,研究了基于微波理论的全尺寸复合绝缘子内部缺陷无损检测方法,提出了适用于该检测方法的数据处理及判定依据。根据所提出的理论,研制了由微波检测系统与自动化系统组成的全尺寸110 kV复合绝缘子自动化无损检测试验平台,制备了多种带有人造缺陷的全尺寸110 kV复合绝缘子样品。通过使用试验平台对人造样品的检测,得出了该方法对于气隙、碳化、金属缺陷的检测特征及精度。同时试验结果验证了所提出的理论的可行性与所研制的设备的可靠性。