高壓電絕緣子壓接工藝的聲發(fā)射監(jiān)測

利用聲發(fā)射信號來判定高壓電絕緣子壓接工藝的研究，目前主要以研究壓接過程的聲發(fā)射撞擊數(shù)、能量、振鈴計數(shù)等參數(shù)的走勢圖為主，這種方法目前尚存在以下的問題：1纖維斷裂對檢測信號的干擾。壓接過程中，金具與芯棒之間的壓力使芯棒產(chǎn)生彈性變形所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號應(yīng)該是監(jiān)測重點。但過程中如有很強的纖維斷裂信號，會對監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生干擾，而導(dǎo)致聲發(fā)射參數(shù)的能量、振鈴計數(shù)結(jié)果有很大的不確定性，影響判定的準(zhǔn)確率。2利用時間與聲發(fā)射參數(shù)作經(jīng)歷曲線圖，時間經(jīng)歷圖雖然比較直觀，作為研究方法有較高的參考價值，但此方法屬于模糊判斷，對人員的經(jīng)驗要求較高，不利于將判定標(biāo)準(zhǔn)植入自動判定的儀器。3升壓過程，保壓過程一般都在1s左右，卸壓過程時間更短。實施時，在缺少壓力參考數(shù)據(jù)的情況下，不能準(zhǔn)確區(qū)分每個工藝過程，靠時間軸上的位置進(jìn)行估計容易看錯位置。典型聲發(fā)射參數(shù)統(tǒng)計走勢圖形狀判定方案為此，研究人員通過試驗研究，以期找到高壓電絕緣子壓接過程中聲發(fā)射參數(shù)與抗拉強度的對應(yīng)關(guān)系，從而研究纖維斷裂對判定結(jié)果的影響，進(jìn)一步找到與壓接質(zhì)量明顯相關(guān)的聲發(fā)射參數(shù)的最佳判定條件。1試驗儀器與布置采用北京聲華興業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的2通道SAEU2S-2型數(shù)字聲發(fā)射檢測系統(tǒng)，中心頻率為150kHz的SR150M型傳感器，前置放大器為40dB增益。傳感器安放的位置為壓力機壓頭模具側(cè)面。聲發(fā)射檢測儀及前置放大器外觀聲發(fā)射傳感器耦合位置2聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集將壓力機壓力輸出4~20mA信號，通過聲發(fā)射儀定制的電流轉(zhuǎn)電壓的輸入電路接入聲發(fā)射檢測儀外參通道，采集壓力信號，用以識別壓接過程中的升壓?保壓?卸壓等階段。采用直徑為18mm的試驗芯棒，其兩頭分別壓接對應(yīng)型號的不同金具；壓接工藝采用比常用工藝壓力大或小的不同值，對多組短芯試棒做包圍試驗。多組短芯棒及配套金具實物圖片壓接過程中，采集1個通道的撞擊參數(shù)及全部波形，文中聲發(fā)射參數(shù)的能量是指采樣電壓對時間的積分，是北京聲華興業(yè)定義的相對信號強度。3拉力驗證試驗對壓接完成的試驗芯棒進(jìn)行拉力試驗，直到拉脫、拉斷，記錄最大拉力。拉力驗證試驗開始前和結(jié)束后的現(xiàn)場圖片★

試驗數(shù)據(jù)分析

★驗證拉力與壓接壓強的關(guān)系曲線由上圖可得，兩者相關(guān)系數(shù)為0.498，相關(guān)性中等。驗證拉力與壓接壓強有一定的關(guān)聯(lián)性趨勢，但比較分散。驗證拉力與保壓、泄壓期間聲發(fā)射信號總能量的關(guān)系由于升壓過程中金具的金屬會產(chǎn)生塑性變形，加上伴有壓頭撞擊等噪聲的存在，芯棒彈性變形的信號難以分離，此次試驗不做進(jìn)一步分析。聲發(fā)射信號能量統(tǒng)計值與壓接壓強的關(guān)系曲線由上圖可得其相關(guān)系數(shù)為0.344，相關(guān)性非常弱。聲發(fā)射信號能量統(tǒng)計值與驗證拉力的關(guān)系曲線由上圖可得其相關(guān)系數(shù)為0.723，相關(guān)度較高，但作為判定條件依然會產(chǎn)生較大比例的誤判。北京聲華興業(yè)科技有限公司曾為此試驗定制過一套專用軟件，該系統(tǒng)可依據(jù)保壓過程中的聲發(fā)射信號能量統(tǒng)計值，來判定壓接質(zhì)量。但實際使用中，正確率很難突破90%，誤判比例始終在10%以上，生產(chǎn)單位認(rèn)為還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。在拉力試驗中，芯棒從金具中拉脫時的拉力值最具代表性，能準(zhǔn)確反映金具與芯棒的壓緊程度。由于部分試件芯棒尚未拉脫而金具已拉斷，其金具與芯棒壓緊的剪切實際拉力值應(yīng)大于斷裂試驗值，故試驗拉力驗證值已不能準(zhǔn)確反映金具與芯棒的壓緊程度，繪圖時去除了這部分?jǐn)?shù)據(jù)。纖維斷裂與芯棒彈性變形信號分析通過對保壓過程的聲發(fā)射參數(shù)進(jìn)行特征分析，會發(fā)現(xiàn)其中有幾個能量值極大的撞擊，其單個撞擊的能量值與整個過程中其他所有撞擊的能量總和相當(dāng)。典型玻璃纖維斷裂信號的時域和頻域圖典型玻璃纖維斷裂信號的幅度約98dB，頻域能量主要分布在100kHz~200kHz，由特征推測，其應(yīng)該為玻璃纖維斷裂信號。統(tǒng)計所有玻璃纖維斷裂信號的幅度，其均在95dB以上，相對能量在10000~50000mV·μs，持續(xù)時間在6~21ms，屬于高強度信號。試驗中，最后一個芯棒在壓接中發(fā)生斷裂，回放數(shù)據(jù)時找到對應(yīng)數(shù)據(jù)，其持續(xù)時間達(dá)到59ms，能量為112647mV·μs，遠(yuǎn)大于斷纖的特征值。典型芯棒彈性變形信號時域和頻域圖上圖中典型芯棒彈性變形信號的幅度約52dB和49dB，統(tǒng)計芯棒彈性變形信號幅度，均在70dB以下，相對能量均小于5000mV·μs，頻域在100kHz~200kHz范圍有較強信號外，200kHz~400kHz也有較豐富的信號成分，雖然能量占比不如200kHz以下的，但可能是由于試驗采用了SR150M傳感器的限制，導(dǎo)致200kHz以上的信號被衰減。如果未來使用高頻傳感器，預(yù)測200kHz以上的信號能量占比會有提高。芯棒彈性變形信號與玻璃纖維斷裂信號，在幅度?能量?頻帶上均明顯不同，比較容易分辨?分離。玻璃纖維斷裂信號數(shù)量與壓接壓強的關(guān)系曲線由上圖可得其相關(guān)系數(shù)為0.416，相關(guān)性較弱。玻璃纖維斷裂信號的數(shù)量與驗證拉力的關(guān)系曲線由上圖可得其相關(guān)系數(shù)為0.596，相關(guān)性不夠高，玻璃纖維斷裂信號的數(shù)量顯然不能作為試棒抗拉判定的條件，故下一步將剔除該斷裂信號后再分析剩余信號。玻璃纖維斷裂信號的數(shù)量與壓接壓強及驗證拉力值沒有顯著的相關(guān)性，但因其能量值非常大，每一條斷絲能量的數(shù)量級都達(dá)到了整個保壓過程所有芯棒相關(guān)能量累加值的數(shù)量級，這給利用芯棒彈性變形產(chǎn)生聲發(fā)射信號來判斷壓接效果，帶來了極大的干擾。剔除纖維斷裂能量后，驗證拉力與保壓、泄壓期間聲發(fā)射信號能量的關(guān)系剔除纖維斷裂能量后，驗證拉力與保壓期間的聲發(fā)射信號能量關(guān)系曲線由上圖可得其相關(guān)系數(shù)為0.756，這比扣除斷纖信號之前有所提高。剔除纖維斷裂能量后，驗證拉力與保壓及泄壓期間的聲發(fā)射信號能量和的關(guān)系曲線由上圖可得其相關(guān)系數(shù)為0.915，這比單獨保壓期間的要再高一些。各試驗得出的相關(guān)系數(shù)以上7種統(tǒng)計數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)的匯總?cè)缟蠄D所示，可見驗證拉力與保壓及泄壓期間的聲發(fā)射信號能量和的相關(guān)系數(shù)是最高的。結(jié)

論1剔除玻璃纖維斷絲信號后，能提高利用聲發(fā)射信號能量進(jìn)行高壓電絕緣子壓接質(zhì)量判定的準(zhǔn)確性，可作為量化的判定標(biāo)準(zhǔn)用于儀器自動判定。2保壓及泄壓期間的聲