CN111090022A - 一种基于tdr的渗水缺陷精确定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于TDR的渗水缺陷精确定位方法，其特征在于：包括步骤：步骤1，将被测电缆与高频测试主机相连；步骤2，将测试主机输出频率设置为环境噪声的1000倍；步骤3，如果出现的较高峰值且尾部伴随欠阻尼振荡波形时，则判断该处为渗水缺陷；步骤4，根据缺陷处的波形的反射时间，计算得到渗水缺陷精确定位。本发明的基于TDR的渗水缺陷精确定位方法通过对被测电缆在电缆中施加高频信号，判断其缺陷的精确位置，从而解决背景存在的上述问题。
Description
技术领域
本发明属于电缆检测技术领域，具体涉及一种基于TDR的渗水缺陷精确定位方法。
背景技术
电缆内部渗水时常见的缺陷之一。在经过长期的运行后，内部的渗水缺陷会逐渐侵蚀绝缘层，甚至导致电缆内部击穿的事故，影响电缆线路运行的安全，所以对于电缆内部渗水缺陷的识别和检测是必要的。目前对于电缆缺陷检测的手段通常为振荡波检测和介损检测。其中振荡波检测无法对渗水缺陷产生有效反馈，而介损检测尚无针对渗水缺陷位置的判定手段。
TDR技术(Time-Domain Reflectometry-时域反射技术)是在电缆中施加高频信号，当脉冲信号遇到低阻、短路、开路，电缆渗水等阻抗不连续点时会因为阻抗不匹配而产生反射信号，通过记录反射信号时间，得到脉冲总传播时间，进而结合脉冲传播速度判断阻抗不连续点的位置。渗水会导致电缆绝缘层外侧覆盖一层水膜，渗水程度的加深改变渗水缺陷中的水膜电容参数，产生阻抗不连续点。因此，可用来精确定位渗水缺陷位置。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种基于TDR的渗水缺陷精确定位方法，通过对被测电缆在电缆中施加高频信号，判断其缺陷的精确位置，从而解决背景存在的上述问题。
本发明的具体技术方案是一种基于TDR的渗水缺陷精确定位方法，其特征在于：包括步骤：
步骤1，将被测电缆与高频测试主机相连；
步骤2，将测试主机输出频率设置为环境噪声的1000倍；
步骤3，如果出现的较高峰值且尾部伴随欠阻尼振荡波形时，则判断该处为渗水缺陷；
步骤4，根据缺陷处的波形的反射时间，计算得到渗水缺陷精确定位。
更进一步地，所述的步骤3和步骤4之间，还有根据反射的特征波形确定缺陷部位的步骤，特征波形包括1)电缆中间接头反射波的特征波形为一次极化-去极化波形；2)低阻接地点产生一次负方向反射波；3)开路点处的反射系数为1，即当检测波形中出现较高幅值的脉冲波形时，判断为电缆中的开路点。
本发明的有益效果是1)本发明的基于TDR的渗水缺陷精确定位方法采用TDR技术，通过对被测电缆在电缆中施加高频信号，判断其缺陷的精确位置；2)提供电缆特征部分的特征波形，能够判断渗水缺陷位。
具体实施方式
下面对本发明的具体技术方案作进一步地描述。
本发明的一个具体的实施例是，TDR接收波形包含电缆中所有不连续阻抗点产生的反射波，其特征波形受阻抗点类型的影响，因此需要得到根据特征波形区分出渗水缺陷的方法.不同位置缺陷产生的反射波不会在曲线中叠加，即在TDR检测结果中能够通过特征波形辨别出渗水缺陷造成的反射波。为了降低复反射波的干扰，在接收端加入阻抗元件。使反射波在接收元件处产生的复反射波幅值下降，以达到降低线路复反射波形的叠加干扰
对已知长度为L0的电缆，在首端接入TDR测试仪，采用以呈脉冲函数形式的高斯脉冲离散电源来作为激励源
τ为脉冲的宽度，I0为激励源峰值，t0为脉冲峰值出现的时刻。使电缆末端高阻接地。测试仪得到明显的反射波形。最后一次接收的波形即为注入脉冲在到达电缆末端时产生的反射波，可知最后一次反射波形时间Δt，根据公式
代入L0即可计算出该电缆中的波速v。
TDR使用的频率：注入脉冲幅值为环境噪音的1000倍，，通过拟合各峰值点得到幅值衰减与距离的函数关系式，然后计算出TDR测量幅值等于环境噪音时，不同高频下TDR对应不同渗水缺陷检测的有效范围。激励源频率升高使有效传播距离缩短。对于同一位置的相同渗水缺陷，脉冲频率升高时，反射波幅值逐渐下降。反射波中包含的特征波形不发生改变，即在不改变激励源幅值的情况下，不同频率脉冲仅会改变反射波的幅值，而不会改变特征波形。
不同频率的脉冲对应的时间宽度τ不同，若反射脉冲在t＝τ之前返回，则入射波会与和反射波重叠产生测试盲区，导致测量结果失效，于是在测量频率的选择上需要考虑脉冲宽度对于测试结果的影响。
渗水缺陷的特征波形的判断：在使用TDR技术对电缆的检测过程中，可能会因为电缆中各种阻抗不连续点产生对应特征波形，其中包括中间接头、低阻接地点、开路点、渗水缺陷等。在对渗水缺陷定位时，需要从各反射波形中区分出渗水缺陷的特征波形。
主要特征波形有：1)电缆中间接头反射波的特征波形为一次极化-去极化波形。2)低阻接地点产生一次负方向反射波。3)开路点处的反射系数为1，即当TDR检测波形中出现较高幅值的脉冲波形时，判断为电缆中的开路点。
渗水会导致电缆绝缘层外侧覆盖一层水膜，其特征波形为一次正向脉冲，随着渗水程度的加深，渗水缺陷的反射波幅值与尾部振荡频率均有降低,尾部的振荡频率则有明显改变，当TDR检测中出现了较高峰值且尾部伴随欠阻尼振荡波形时，可以判断该处为渗水缺陷，且通过尾部振荡频率可以判断渗水缺陷的严重程度，且该特征波形不会随渗水缺陷在电缆中位置的不同而产生明显的改变，但会根据渗水量的不同改变特征波的幅值与振荡频率。
判断渗水缺陷处的波形，就可得时间，由最后一次高阻反射波形算出此高频率传播速度，由时间，波速度，可算出电缆渗水缺陷位置。
虽然本发明已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (2)
1.一种基于TDR的渗水缺陷精确定位方法，其特征在于：包括步骤：
步骤1，将被测电缆与高频测试主机相连；
步骤2，将测试主机输出频率设置为环境噪声的1000倍；
步骤3，如果出现的较高峰值且尾部伴随欠阻尼振荡波形时，则判断该处为渗水缺陷；
步骤4，根据缺陷处的波形的反射时间，计算得到渗水缺陷精确定位。
2.如权利要求1所述的一种基于TDR的渗水缺陷精确定位方法，其特征在于，所述的步骤3和步骤4之间，还有根据反射的特征波形确定缺陷部位的步骤，特征波形包括1)电缆中间接头反射波的特征波形为一次极化-去极化波形；2)低阻接地点产生一次负方向反射波；3)开路点处的反射系数为1，即当检测波形中出现较高幅值的脉冲波形时，判断为电缆中的开路点。
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