Page 76 - 电力与能源2022年第四期

3 5 6 陈 晨: 电力工程物资品质现场检测新技术

3.2 变电所基础沉降检测 衰减曲线和 四 条 铜 X 射 线 衰 减 曲 线, 如 图 4 所
变电所基础沉降在一些海拔位置较低的沿海 示。铝与铜的黑度常用对数 - 透照厚度曲线的平
地区较为常见, 很多沉降在建设阶段就已存在, 亟 均斜率具有明显的差异, 通过不同材料透射率差
需在建设阶段提早发现。然而, 在建设阶段便能 别的检测, 可以在设备无损不解体的条件下, 实现
敏锐捕捉到基础沉降信息较为困难。本文基于卫 设备内部主要材料品质的评估。
星定位系统和 RTK 载波相位差分算法, 研发便

携式基础沉降实时观测设备, 通过 GNSS 天线、
云端存储和远端平台 进行数据的实时传输和展
示。通过人工设置允许沉降阈值, 实现设备的自

动报警功能, 为现场作业人员提供处置依据。
地面沉降是在人类工程建设活动影响下, 由
于地下疏松地层固结压缩, 导致地面局部下降的
一种运动。由 GNSS 获得的沉降数值称作大地 图 4 铜 / 铝阶梯试块 X 射线底片黑度常用对数 - 透照厚度关系曲线
高变化, 与正常高变化有一定的差异, 然而在计算 3.4 基于压电应力传感器的硬度检测
中, 一般假定 GNSS 监测获得的大地高变化与正 现有的硬度检测技术依靠纯机械, 灵敏度不
够, 对于镀锌厚度不足、 涂层以次充好、 金属漆代
常高变化是一样的。利用干涉合成孔径雷达( In-
替电镀等表面处理的“ 偷工减料” 问题检测难度较
terferometricS y ntheticA p ertureRadar , 简称In-
SAR ) 获得雷达视线方向上的形变量, 再通过雷达 大, 本文使用压电应力传感器实现硬度检测, 通过
视角将雷达视线方向上的形变量替换为垂直方向 压电应力薄膜传感器的高线性力———电转换, 实
现微弱表面硬度变化的灵敏检测, 从而能够现场
的形变量, 计算公式如下:
快速检测涂层材料的品质。
Δh = Δd R ( 2 ) 硬度检测设备具有一定形状的钢制压, 在进
cosθ i
——— 行检测时, 将其垂直压入试样表面, 当检测设备的
式中 Δh ———垂直方向上的形变量, m ; Δd R
———雷 达 视 压足部分与试样表面完全贴合后, 其压针的顶部
由InSAR 监 测 到 的 变 形 量, m ; θ i
角,( ° )。 相较于压足会有一部分凸出, 记作伸出长度 L , 以
3.3 基于 X 射线的材料鉴别 L 的数值大小来体现试样的邵氏硬度, 邵氏硬度
变压器等大型设备的材料鉴别, 是物资品质 是指用邵氏硬度计测出的值的读数, 其描述方法
检测的一大难点, 对此问题提出便携式 X 射线穿 分为 A 和 D 两种, 分别代表不同的硬度范围。邵
透的材料检测技术, 当工作人员使用 X 射线对物 氏 A 硬度计的量程是0~100HA , 邵氏 D 硬度计
体进行穿透时, X 射线光子的能量强度会随着穿 的量程是 0~100HD 。测试原理如图 5 所示。 L
透距离的增加逐步衰减, 其逐步衰减的规律符合 值越大, 表明邵氏硬度越低, 反之则越高。邵氏硬

指数定律。 度的计算公式如下:
当宽束、 多色的 X 射线穿透物质时, X 射线 L
HA =100- ( 4 )
光子能量计算公式如下: 0.025
- uT 式中 HA ———设备的邵氏硬度; L ———压针尖端
E =E 0 e ( 1+n ) ( 3 )
式中 E ——— X 射线光子的能量, J ; u ———平均衰 的伸出长度, m 。
-1
减系数, m ; n ———散 射 比; E 0 ———入 射 强 度, J ;
T ———穿透物质厚度, m 。
对于现场中 常 见 的 铜、 铝 材 料, 厚 度 范 围 为
10~50mm 和 60~100mm 的纯铝 / 铜阶梯试块
经过暗室处 理 后 分 别 可 得 到 4 张 X 射 线 底 片。
利用黑白密度计分别对阶梯试块影像底片的各个
图 5 邵氏硬度测试原理
阶梯进行黑度测量计算处理, 得到四条铝 X 射线