【正文】 當(dāng)電壓作用于壓電陶瓷時(shí)，就會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或 一片壓電陶瓷和一個(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波?；谝陨献饔?，便可以將壓電陶瓷用作超聲波傳感器。該復(fù)合式振動(dòng)器是諧振器以及，由一個(gè)金屬片和一個(gè)壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動(dòng)器的一 個(gè)結(jié)合體?！　∈彝庥猛镜某暡▊鞲衅鞅仨毦哂辛己玫拿芊庑?，以便防止露水、雨水和灰塵的侵入。底座固定在盒體的開(kāi)口端，并且使用樹(shù)脂進(jìn)行覆蓋。　　利用常規(guī)雙壓電晶片元件振動(dòng)器的彎曲振動(dòng)，在頻率高于70kHz的情況下，是不可能達(dá)到此目的的。在這種情況下，壓電陶瓷的聲阻抗與空氣的匹配就變得十分重要。5個(gè)冪的差異會(huì)導(dǎo)致在壓電陶瓷振動(dòng)輻射表面上的大量損失。這種結(jié)構(gòu)可以使超聲波傳感器在高達(dá)數(shù)百kHz頻率的情況下，仍然能夠正常工作。　　超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位（液位）監(jiān)測(cè)，機(jī)器人防撞，各種超聲波接近開(kāi)關(guān)，以及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域，工作可靠，安裝方便，超聲波測(cè)距儀：超高能聲波測(cè)距技術(shù)使超聲波測(cè)距技術(shù)有了重大的突破，它不僅拓寬了超聲波測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合（適用極惡劣的工作環(huán)境），而且使用智能調(diào)節(jié)技術(shù)，大大提高了超聲波產(chǎn)品的可靠性及性能指標(biāo)，讓用戶無(wú)后顧憂+175℃。HpAWK系列產(chǎn)品還擁有靈活多變的工作方式（供電電源可為12VDC、24VDC、110VAC、 220VAC。它還擁有先進(jìn)的遠(yuǎn)程GSM、CDMA、互聯(lián)網(wǎng)調(diào)試功能，使得用戶隨時(shí)可以得到技術(shù)支持。由于電氣量所包含的故障信息一般性不明顯、難以檢測(cè)且無(wú)先兆性，使得準(zhǔn)確地故障診斷十分困難。因此，與電氣量測(cè)量法相比，利用非電氣量檢測(cè)法對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷更為有效。超聲傳感器結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)介超聲檢測(cè)技術(shù)涉及到超聲波的發(fā)射和接收，這一功能主要由超聲傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。超聲傳感器結(jié)構(gòu)傳感器的核心元件是壓電晶片，一般采用鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PZT5）。超聲傳感器的原理是基于壓電晶片的逆壓電效應(yīng)（承受電場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變）和壓電效應(yīng)（受到應(yīng)力在材料中產(chǎn)生電場(chǎng)）。局部放電是在電場(chǎng)作用下，絕緣體中只有局部區(qū)域發(fā)生的、尚未貫穿于施加電壓的導(dǎo)體之間放電現(xiàn)象。測(cè)量局部放電量同時(shí)準(zhǔn)確判斷局部放電點(diǎn)的位置，有利于對(duì)變壓器絕緣缺陷的發(fā)現(xiàn)和及時(shí)維修。同時(shí)，局部放電發(fā)生時(shí)，必然伴隨超聲波信號(hào)發(fā)射，即所謂超聲發(fā)射。通過(guò)檢測(cè)此超聲波信號(hào)可實(shí)現(xiàn)局部放電量的測(cè)量及定位。此外，局部放電超聲定位方法簡(jiǎn)述如下：將超聲波傳感器分別安裝在變壓器油箱外殼的不同位置上，并在變壓器外殼接地線上接入電流傳感器；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，安裝在變壓器油箱外殼上的超聲波傳感器接收到局部放電點(diǎn)發(fā)射的超聲波信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通過(guò)多個(gè)超聲傳感器測(cè)得的局部放電的超聲波信號(hào)，由計(jì)算機(jī)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，根據(jù)球面定位法、雙曲面定位法以及多點(diǎn)放電定位法計(jì)算出放電點(diǎn)的位。此外，超聲波在電力變壓器內(nèi)部傳播途徑及媒介和溫度對(duì)定位結(jié)果的影響是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，有待于進(jìn)一步深入研究。但是，當(dāng)其真空度降低后，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在帶負(fù)荷拉閘時(shí)，由于不能滅弧很可能會(huì)發(fā)生爆炸，造成大面積停電，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)人員生命安全。常見(jiàn)的電壓檢測(cè)、放電電流檢測(cè)、放電干擾檢測(cè)、中間電位變化檢測(cè)、直接檢測(cè)（用離子泵磁控元件傳感器），包括外殼玻璃內(nèi)壁表面的鋇吸氣計(jì)顏色變化粗略判定［!］等方法尚不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。當(dāng)真空度符合要求時(shí)，其電極與中間保護(hù)屏之間有足夠的絕緣強(qiáng)度，不會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象；而真空度嚴(yán)重降低時(shí)（低于10E5Pa），真空滅弧室內(nèi)電極與中間保護(hù)屏之間會(huì)發(fā)生連續(xù)擊穿或持續(xù)放電］。檢測(cè)擊穿或放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)真空度的檢測(cè)。與真空開(kāi)關(guān)外殼緊密接觸的超聲傳感器感受到超聲信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)送至檢測(cè)儀器。該檢測(cè)方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)裝置與真空開(kāi)關(guān)之間無(wú)電氣聯(lián)接，且操作人員不需接近真空開(kāi)關(guān)，安全性好；無(wú)需停電操作；可巡回檢測(cè)變電站真空開(kāi)關(guān)，易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)診斷。其結(jié)果可能會(huì)使繞組絕緣損傷，引起變壓器故障，進(jìn)而威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 為電力變壓器繞組變形超聲檢測(cè)裝置的電氣原理框圖。此電脈沖信號(hào)經(jīng)上述電路處理，即可在示波器熒屏上顯示出發(fā)射超聲脈沖波和反射超聲脈沖波隨時(shí)間變化的波形，供操作人員進(jìn)行監(jiān)視診斷。此方波的寬度對(duì)應(yīng)超聲波在變壓器油箱外殼與繞組表面之間傳播往返所用的時(shí)間。繞組變形檢測(cè)的具體步驟如下：首先將超聲傳感器輻射面涂上耦合劑（如黃油等），保持傳感器與模擬變壓器油箱表面緊密接觸，以繞組上端為起始位置沿縱向緩慢等間隔向下移，每移動(dòng)一個(gè)間隔就測(cè)量一次，直至沿縱向測(cè)完一條線；然后將傳感器沿水平方向移動(dòng)一個(gè)間隔，再沿縱向從繞組上端向下慢慢移動(dòng)并逐點(diǎn)測(cè)量完縱向各點(diǎn)；依此類推，直至掃完繞組全部表面，即可獲得繞組表面各點(diǎn)相對(duì)于油箱體表面距離的數(shù)據(jù)。比較各點(diǎn)實(shí)測(cè)距離與變壓器出廠時(shí)各點(diǎn)初值，就可以得出繞組變形情況。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種檢測(cè)方法的測(cè)量絕對(duì)誤差小于1mm，能準(zhǔn)確地檢測(cè)繞組變形程度及部位，且具有直觀性、能帶電操作。8 結(jié)束語(yǔ)隨著電力系統(tǒng)規(guī)模和容量的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行顯得越來(lái)越重要，對(duì)電氣設(shè)備的要求也越來(lái)越高。而解決這一問(wèn)題最有效的手段就是對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)。特別是在電力系統(tǒng)電氣設(shè)備故障檢測(cè)和診斷方面，超聲傳感技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)目前電氣診斷方法已經(jīng)進(jìn)行或尚難進(jìn)行的工作，而且具有更優(yōu)良的性能和更高的可靠性，是電氣設(shè)備預(yù)防性維修和故障診斷的有效手段。參考文獻(xiàn)：超聲傳感技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用舒乃秋，胡芳，周粲（武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖北武漢!$%）3紅外傳感器技術(shù)任何物體只要其溫度高于絕對(duì)零度，隨著原子或分子的熱運(yùn)動(dòng)，都會(huì)以電磁波形式釋放能量，稱為熱輻射。~1000um，當(dāng)它在大氣中傳播時(shí)，大氣會(huì)有選擇地吸收紅外輻射而使之衰減，僅有三個(gè)較小的波段（1~，3~5um，8~14um）能穿透大氣，這三個(gè)波段稱為紅外線的大氣投射窗口。故紅外線測(cè)溫是一種非接觸式的溫度測(cè)量，它不存在熱接觸和熱平衡帶來(lái)的缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍的限制。故紅外線傳感器特別適用于在線監(jiān)測(cè)。2響應(yīng)時(shí)間，指?jìng)鞲衅魇茌椛湔丈鋾r(shí)，輸出信號(hào)上升到穩(wěn)定值的63%時(shí)所需的時(shí)間3噪聲等效功率，當(dāng)輻射小到它在探測(cè)器上產(chǎn)生的信號(hào)完全被探測(cè)器的噪聲淹沒(méi)時(shí)的功率，它代表了探測(cè)器的探測(cè)極限4探測(cè)率，當(dāng)探測(cè)器的敏感元件具有單位面積，放大器的測(cè)量寬帶為1Hz時(shí)，單位輻射功率所能獲得的信號(hào)電壓噪聲比5光譜效應(yīng)，指?jìng)鞲衅鞯捻憫?yīng)度隨入射波長(zhǎng)的變化紅外探測(cè)器可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。它的響應(yīng)時(shí)間一般較長(zhǎng)，在毫秒級(jí)以上，探測(cè)率也低于光子探測(cè)器2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。常用的熱探測(cè)器有以下兩種，熱敏電阻型探測(cè)器和熱點(diǎn)偶型探測(cè)器。與光子探測(cè)器相比，雖然其靈敏度較低，但光譜響應(yīng)寬，可從可見(jiàn)光到亞毫米區(qū)（~1000um），且可在室溫下工作。熱釋電探測(cè)器根據(jù)熱釋電效應(yīng)工作，所用材料是熱電晶體中的鐵電體。其極化強(qiáng)度會(huì)隨電場(chǎng)強(qiáng)度而增大，但在外加電壓去除后，仍有一定的極化強(qiáng)度，稱為自發(fā)極化強(qiáng)度。當(dāng)溫度高于居里溫度時(shí)，則將為零。由于自發(fā)極化。但由于自由電荷中和面束縛電荷所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，約為數(shù)秒至數(shù)小時(shí)。故當(dāng)熱電晶體溫度以一定頻率發(fā)生變化時(shí)，由于面束縛電荷來(lái)不及中和，晶體的自發(fā)極化強(qiáng)度或面束縛電荷，依然以同樣的頻率出現(xiàn)周期性變化，而在垂直于極化強(qiáng)度的兩端面間，產(chǎn)生一個(gè)交變電場(chǎng)，這種現(xiàn)象就是熱釋電效應(yīng)。熱釋電材料是一種具有自發(fā)極化的電介質(zhì),它的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化,可用熱釋電系數(shù)p來(lái)描述,p=dP/dT（P為極化強(qiáng)度，T為溫度）。如果把熱釋電材料做成表面垂直于極化方向的平行薄片，當(dāng)紅外輻射入射到薄片表面時(shí)，薄片因吸收輻射而發(fā)生溫度變化，引起極化強(qiáng)度的變化。若有外電阻跨接在兩表面之間，電荷就通過(guò)外電路釋放出來(lái)。1938年就有人建議利用熱釋電效應(yīng)制造紅外探測(cè)器,直到1962年,，并制成紅外探測(cè)器。它在室溫工作時(shí)，對(duì)波長(zhǎng)沒(méi)有選擇性。而熱釋電型探測(cè)器所利用的是溫度變化率，因而能探測(cè)快速變化的輻射信號(hào)。赫/瓦。2光子探測(cè)器(1) 光電導(dǎo)探測(cè)器（光敏電阻）(2) 光伏探測(cè)器(3) 多元陣列探測(cè)器基于紅外輻射原理, 研制開(kāi)發(fā)用于高壓電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)的非接觸式傳感器；重點(diǎn)研究探測(cè)距離、外界熱源、被測(cè)物體表面狀況以及探測(cè)器本體溫度等因素對(duì)傳感器工作可靠性和精度的影響，給出提高傳感器工作性能的措施，這些措施包括確定合適的探測(cè)距離、采用熱源屏蔽筒屏蔽外界熱源的干擾以及采用特殊涂料消除表面狀況的影響等。電力工業(yè)中的許多設(shè)備，都在高電壓、大電流的狀態(tài)下運(yùn)行，與熱度有著極其密切的聯(lián)系。因此，對(duì)電力設(shè)備溫度的監(jiān)測(cè)管理是國(guó)內(nèi)外一直進(jìn)行的工作。隨著電壓等級(jí)的提高，這兩種方法表現(xiàn)出明顯的局限性。由于被監(jiān)測(cè)對(duì)象處于高電位，沿用通常的接觸式測(cè)溫方法是很困難的，因此近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了一些新的非接觸型監(jiān)測(cè)裝置。日本電力工業(yè)研究中心通過(guò)監(jiān)測(cè)由于異常接觸引起電流路徑改變而導(dǎo)致的磁場(chǎng)畸變，直接判斷接頭處的異常接觸。還有學(xué)者提出了采用電工功能材料作為熱敏元件的測(cè)溫方案[4]。本文基于紅外輻射原理，研制開(kāi)發(fā)了用于高壓電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)的非接觸式傳感器；重點(diǎn)研究了探測(cè)距離、外界熱源、被測(cè)物體表面狀況以及探測(cè)器本體溫度等因素對(duì)傳感器工作可靠性和精度的影響，給出了提高傳感器工作性能的措施。所開(kāi)發(fā)的測(cè)溫傳感器具有較強(qiáng)的通用性，可用于各種高電壓電力設(shè)備中接頭或其它部位溫度的在線監(jiān)測(cè)。 紅外測(cè)溫基本原理凡存在于自然界的物體均會(huì)向外輻射能量，這一能量主要決定于物體的溫度。黑體的光譜輻射特性可以通過(guò)理論計(jì)算得出，圖1 為黑體輻射的波譜圖，記錄了黑體在不同溫度下向外發(fā)射的各段波長(zhǎng)及其強(qiáng)度。對(duì)于黑體物質(zhì)而言, 在單位時(shí)間、單位面積上發(fā)射的全部能量M(W/m2)與溫度T 之間滿足StefanBoltzmann 定律[5]M =esT 4 (1)式 中 ε 為被測(cè)物體的表面發(fā)射率； σ 為StefanBoltzmann 常數(shù)，Wm2K4；T 為物體的絕對(duì)溫度，K。根據(jù)基爾霍夫定律：a+b+c=1 （2）式中 a 為吸收率；b 為反射率；c 為穿透率。對(duì)于金屬而言,其反射率較高，故發(fā)射率較低，尤其對(duì)拋光或有鍍層的表面，更是如此。這會(huì)增加傳感器探測(cè)難度并影響測(cè)量精度。因?yàn)楹隗w的紅外輻射中含有各種波長(zhǎng)的分量,各波長(zhǎng)段的能量大小不同，輻射能量最大的波長(zhǎng)——峰值波長(zhǎng)lmax(mm)與黑體溫度T 有如下關(guān)系lmax=a/T (3) 式中 a = K；隨著絕對(duì)溫度的升高，峰值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。由于紅外輻射能量微弱，為防止在大氣傳輸中的損失，考慮到大氣窗口(大氣對(duì)某些波段的紅外線吸收甚少)存在2~， 3~5mm，8~14mm三個(gè)波段，結(jié)合被測(cè)溫度的要求，選取8~14mm 的頻帶寬度。 氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉(zhuǎn)換成可以被人員、儀器儀表、計(jì)算機(jī)等利用的信息的裝置！氣體傳感器一般被歸為化學(xué)傳感器的一類，盡管這種歸類不一定科學(xué)。氣體檢測(cè)儀的關(guān)鍵部件是氣體傳感器。B、利用物理性質(zhì)的氣體傳感器：如熱傳導(dǎo)式、光干涉式、紅外吸收式等。 根據(jù)危害，我們將有毒有害氣體分為可燃?xì)怏w和有毒氣體兩大類。1可燃?xì)怏w可燃?xì)怏w是石油化工等工業(yè)場(chǎng)合遇到最多的危險(xiǎn)氣體，它主要是烷烴等有機(jī)氣體和某些無(wú)機(jī)氣體：如一氧化碳等。當(dāng)可燃?xì)怏w（蒸汽、粉塵）和氧氣混合并達(dá)到一定濃度時(shí)，遇具有一定溫度的火源就會(huì)發(fā)生爆炸。實(shí)際上，這種混合物也不是在任何混合比例上都會(huì)發(fā)生爆炸而要有一個(gè)濃度范圍。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度低于LEL（最低爆炸限度）時(shí)（可燃?xì)怏w濃度不足）和其濃度高于UEL（最高爆炸限度）時(shí)（氧氣不足）都不會(huì)發(fā)生爆炸。為安全起見(jiàn)，一般我們應(yīng)當(dāng)在可燃?xì)怏w濃度在LEL的25%或以下和50%時(shí)發(fā)出警報(bào)，這里，25%LEL稱作低限報(bào)警，而50%LEL稱作高限報(bào)警。需要說(shuō)明的是，LEL檢測(cè)儀上顯示的100%不是可燃?xì)怏w的濃度達(dá)到氣體體積的100%，而是達(dá)到了LEL的100%，即相當(dāng)于