10 kV XLPE电缆中局部放电声波衰减规律研究

超声传感技术的应用有望实现电缆局部放电的在线监测,因此有必要对相应型号电缆局放声波频率及幅值的衰减规律进行研究。基于型号为YJV-185 mm2的10 kV XLPE电力电缆,结合2组不同频率声源的仿真计算和1组“针—孔”局放实验,研究局放声波信号在电缆中的频率及幅值衰减问题。研究结果表明:声波在多层复杂介质中的衰减规律和在单一介质中的衰减规律不一致;声源频率组成对电缆表面可检测声波频率及幅值的影响不可忽略;电缆中“针—孔”局部放电的声源模型可以近似为带宽为1 MHz、峰值时间为1μs、频率范围为0~1.5 MHz的高斯脉冲;本文所用型号电缆的“针—孔”局部放电声波信号在电缆中的径向衰减系数值约为8.17 dB/mm,电缆表面的轴向衰减系数为0.43~0.52 dB/mm,电缆表面的可检测声波频率为0~40 kHz;高灵敏度传感器的中心频率建议设计为20~40 kHz,而分布式检测传感器分布密度的设计需要具体问题具体研究。

声波衰减的数值模拟

为了采用计算流体力学方法对热声制冷机进行数值模拟,以突破热声热机现有计算方法的限制,基于压力修正算法的基本思想开发了用于模拟非稳态小马赫数可压缩流动的数值程序,并将其应用于声波衰减的数值模拟.对一维及二维声波衰减过程的模拟显示,数值计算的结果与声学理论的预测符合良好,说明了方法的正确性.

岩石中裂隙损伤对超声波衰减影响的实验研究

在分析岩石裂隙损伤声衰减基础上，形成了损伤参量Ｄ与衰减系数α的关系式，建立了表达缺陷尺度与数量分布特征的裂隙集合。运用能量法进行了玄武岩试件损伤声衰减与应力关系的实验研究。结果表明，品质因数下降量ＡＱ＿ｐ随应力比率＜σ＞变化的线性斜率ｔｇａ＿１，能够用来反映岩石裂隙损伤繁衍的规律。本文还对工程岩体声衰减检测应用进行探索。

墨西哥湾GC955H井天然气水合物储层声波衰减特征

墨西哥湾GC955H井钻遇两种不同的水合物储层,浅层裂隙充填型水合物和深层砂岩型水合物.浅层水合物充填在细粒泥质沉积物的裂隙中,由电阻率测井计算的饱和度平均值为25%.深层水合物充填在砂岩孔隙中,由电阻率计算的饱和度平均为65%.基于声波全波形数据,本文计算了GC955H井储层的声波衰减大小,结果发现两种水合物层对声波衰减的影响不同.泥岩水合物层中的声波衰减与上覆背景泥岩沉积层基本相当.砂岩水合物层的声波衰减大于0.1,最大0.15,远高于上覆和下伏的背景砂岩层.对声波频率的分析发现,GC955H井泥岩层中水合物对声波频率的影响不大,砂岩水合物层的声波频谱与上下背景砂岩层相比发生变化,主频增大.通过对比两种水合物储层的特征,本文初步定性分析了造成水合物对储层声波传播影响不同的原因,包括岩性、水合物饱和度、水合物赋存方式等;但对此的定量描述需要未来更详尽地讨论和研究水合物的声波衰减机制.

糜棱岩的超声波衰减特征及其油气地质意义

糜棱岩是断裂构造带、伸展盆地滑脱层和韧性剪切带中常见的岩石类型.通过对郯庐断裂带南段糜棱岩和类糜棱岩超声波衰减的研究,探讨其衰减特征与岩石组构、弹性波速、封闭性能的关系.结果表明,糜棱岩的超声波衰减特征与岩石内部结构构造、变形变质程度等存在着密切的关系,品质因子Q值对岩石组构及应力应变程度的变化较为敏感,即粒度较细、结构致密、定向构造明显、糜棱岩化程度较高的岩石,其Q值较大,反之则小.糜棱岩还表现出Q值各向异性的特征,且岩石Q值总体上与波速及封闭性能参数(突破压力、封盖高度和遮盖系数等)正相关,封闭性能参数对Q值的变化极为敏感.因此,根据Q值可灵敏有效地判断岩石物性及封闭性能,比较不同盖层封闭能力的相对强弱.

声速测量实验中声波衰减现象的研究

文章根据声速的测量实验中示波器信号随着接收换能器的移动而变化这一现象,拓展声波衰减的研究及声强衰减系数的测量实验。

岩体声波衰减测量方法的研究

使用通用采样系统和利用能量法原理，得到了岩体声波衰减指标，从而消除了因耦合条件、换能器灵敏度，以及仪器放大倍数不同而引起的测量误差．使其重复性远高于声速测量结果的重复性．实测结果表明，岩体Ｑ愈大，岩体愈稳定．

基于分形修正的超声波衰减-粒度建模

在分析现有超声波衰减理论模型的基础上,建立了混合粒度分布下超声波的衰减模型。鉴于固体颗粒的不规则性和絮凝会对超声波的衰减产生影响,对该理论模型进行了分形修正。采用反演优化方法获得矿浆体系固体颗粒的粒度分布参数和分形维,进而计算出矿浆体系的粒度分布,结果表明反演的粒度分布与实测值十分接近,同时可以根据分形维对矿浆中颗粒的表面状态及分散状态进行定性估计。

基于声波衰减的六氟化硫浓度无线传感器

基于声波在气体中传播时的声波衰减原理,提出了无需参比通道的单通道六氟化硫(SF6)浓度声学检测方法。该方法把理论计算出的声波经空气中的检测通道衰减后的声压值作为参考值,并实测声波经检测通道衰减后的声压值,用两者的比值作为SF6浓度的表征参数,计算相应的SF6浓度。对该方法进行了理论推导和数值仿真,并应用CC2430的Zigbee无线片上系统(SOC)设计了SF6浓度无线传感器节点。数值仿真和实验结果显示,在SF6浓度比较低时,声压参考值与实测值的比值跟SF6气体浓度之间保持较好的线性关系,验证了基于声波衰减原理的单通道SF6浓度无线传感器节点的有效性。

异常地层压力声波衰减分析及地层压力地震数据外推反演

澳大利亚西北大陆架卡拉汶盆地含有丰富的油气资源,但其地质条件复杂,普遍存在异常地层高压分布,特别是该区区域盖层-中深层巨厚的Muderong页岩层内存在局部异常高压带,给石油钻井带来巨大困难.本文根据卡拉汶盆地北部地区10余口井的实测地层压力资料、声波测井数据和联井地震剖面,研究该页岩层内异常压力千赫兹尺度声波响应的衰减特征,及其与地层有效压力之间的关联计算模型.通过联井地震数据的井-震相关性分析进行井-震过渡,研究井旁地震数据在异常高压带的衰减特征,及其与地层有效压力之间的关联计算模型,从而实现井震资料联合进行地层压力地震外推反演.研究表明,Muderong页岩层地层有效压力与井中声波速度/阻抗品质因子和井旁地震阻抗品质因子具有良好的正向相关性,根据二者交汇数据拟合经验公式反算得到的各井有效压力结果基本反映出实测有效压力曲线的变化特征.卡拉汶盆地北部地区地震数据具有良好的井-震相关性,地震资料品质相对可靠,确保了声-压相关分析的井-震过渡.最后,通过地震阻抗品质因子与地层有效压力之间的关联计算模型,进行该区异常地层压力地震外推反演,预测结果与钻井证实的异常压力分布特征基本符合.本研究为卡拉汶盆地中深部区域盖层局部异常高压带的地层压力外推反演提供了一种有效途径.

基于超声波衰减理论的矿浆浓度计的设计

设计了基于超声波衰减理论,以微控制器C8051F021为核心的矿浆浓度计的设计,并包含超声波发射电路、接收电路、功率放大电路、检波整形电路、LCD显示电路、485通信电路。另外通过软件滤波对数据进行适当处理,屏蔽掉噪声和干扰杂波信号、丰富的信息量实时的显示、并把测量的数据通过串口传输到PC中进行分析与比较。

混凝土非均匀性对超声波衰减作用的模拟分析

为深入了解超声波在混凝土中的衰减特征和混凝土随机非均匀性的对应关系,首先,基于数字图像处理技术以混凝土骨料的含量、粒径为变量,建立了混凝土的数字模型;其次,引入Kelvin-Voigt本构关系表征超声波传播过程中的黏弹性;再次,应用谱比法分别测量了骨料和水泥砂浆的品质因子参量,并将其引入超声波控制方程;最后,在此基础上采用交错网格有限差分方法模拟了超声波在混凝土中的传播,并从能量和频率角度分析了骨料粒径、骨料含量、水泥砂浆波速和品质因子等随机参数对混凝土中超声波传播的影响。研究结果表明:超声波散射衰减对混凝土随机性最为敏感,是造成超声波能量衰减的主要衰减模式;黏弹性虽然会进一步造成能量的衰减,但是相比于散射,其影响可以忽略;对混凝土进行超声波无损检测的建议入射频率为50~100 kHz。研究为建立混凝土性能特征和超声波传播参数之间的映射关系提供了有益参考。

声波衰减表征页岩吸附气、游离气含量实验研究

为研究一种表征页岩含气性的声波测试方法,对页岩进行等温吸附-声波联测实验。测试干燥页岩不同覆压下的孔隙度和渗透率,明确页岩在覆压条件下的孔隙空间变化;测试了氦气填充孔隙体积时的声波衰减特征,确定页岩孔隙中含有不同含量游离气时的声波衰减规律;通过等温吸附-声波联测实验,观察声波在页岩含有不同含量甲烷时的衰减现象,对比孔隙中只含有游离气时的声波衰减规律,明确吸附气对声波衰减的影响;根据声波衰减规律与页岩中游离气与吸附气含量的关系,提出了声波衰减表征页岩中游离气量与吸附气量的方法。

超声波衰减率检测在右岸坝基开挖中的应用

简述了超声波衰减率检测的基本原理和方法,详细介绍了在锦屏一级水电站特殊地质条件下声波衰减率检测的布置、数据采集和分析以及对开挖爆破的指导作用。通过岩体内声波衰减率检测得出结论:减少爆破对岩体的影响,其主要控制措施是控制爆破时最大单响药量,改善装药结构等,另外在开挖后及时对开挖面进行支护也是重要措施。

基于声波衰减模型对液体管道泄漏位置的极大似然估计

传统声波衰减定位模型在实现定位前需要进行管道运行参数的确定以便计算衰减模型中涉及的参数。针对该问题提出一种新的传感器布置方式,即在泄漏点上下游均放置两个传感器,通过上(下)游两传感器之间实验信号幅值比值获取衰减参数。通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)这一信号处理方法对实验信号进行降噪,研究不同泄漏口径(3,6,8,10,12,15,20和27 mm)以及不同探测距离对泄漏信号的影响,最终借助极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE)法在衰减模型基础上进行泄漏定位。结果表明在不同泄漏口径以及不同传感器探测位置下,该方法可对泄漏进行有效定位,定位效果好于时差法且误差在15%以内。此外,敲击实验定位误差小于7%,佐证了该方法的有效性。

航空复合材料孔隙率的超声波衰减法检测

以国内自主研制的首款全机身复合材料某型号飞机使用的复合材料板试件为试验样品,采用超声脉冲回波法对其进行孔隙率无损检测。对采集的超声回波射频信号进行希尔伯特变换(Hilbert Transform),并进一步滤波后得到一次底波和二次底波的包络信号,进而计算相应的声衰减系数;结合金相法抽检获得实际的孔隙率含量,标定得到超声波衰减系数与孔隙率含量之间的经验公式;利用该经验公式对余下的同一批复合材料进行孔隙率检测,并将预测结果与随后进行的金相法检测结果进行对比。试验表明,这些结果具有很好的一致性,说明该方法具有一定的实用性。

奥氏体不锈钢焊缝中超声波衰减对缺陷定量的影响

奥氏体不锈钢焊缝中,超声波衰减严重,此衰减对缺陷定量有很大的影响。为了对缺陷准确定量,给出了计算衰减和缺陷定量的三种方法。

电力电缆XLPE绝缘上的声波衰减实验研究

为了探究声波在交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘上的衰减特性,制备了220kV电力电缆横向XLPE绝缘环状切片,搭建了声波衰减研究实验系统,进行了正弦声波衰减实验和声脉冲信号衰减实验,研究了正弦声波信号和声脉冲信号在XLPE绝缘中的衰减与频率的关系。在进行频率分析时,还提出了抵消锆钛酸铅后电陶瓷传感器(PZT)多点测量时PZT和绝缘切片之间难以计算的耦合误差的数学方法。研究结果表明,当声源是正弦信号时,频率在155~350kHz之间的声波幅值衰减速度依次大于频率在355~500kHz之间和1~150kHz之间的声波幅值衰减速度,而1~150kHz之间的声波幅值几乎不衰减。频率在155~350kHz之间和355~500kHz之间的声波幅值在检测位置为45°~90°之间衰减速度最快,90°~315°之间趋于平缓。当声源是声脉冲信号时,声波幅值的衰减也呈现出了高频快速衰减的规律,同时随着传播距离的增加,频谱的主频主要分布在1~50kHz。

超声波衰减法测量应力的理论与实验研究

从理论上和实验上探讨了用波衰减法测量应力的可行性。理论研究表明,对于多种岩石,衰减系数比可以表示成主应力的二次多项式的关系。结合弹性与统计理论,作者建立了钻孔超声波衰减法测量应力的理论模型,并预测了钻孔附近的主应力的大小和方向。实验研究分为两部分:岩芯试件在单轴压应力作用下的声波衰减与应力间关系的标定实验,以及带有水平钴孔的砂岩、石灰岩和花岗岩立方试块在外加单轴或双轴压应力作用下的钴孔衰减测量实验。实验中仅用纵波。实验结果表明,用波衰减法测量深部岩体的原岩应力是可行的。

油井远程无线通讯声波衰减特性研究

在油井作业过程中,无线通讯技术可以解决油井井下参数传输中存在的误码率高、实时性差等问题,如何选择声波特征频率以及探究声波在油管柱中的衰减度已成为近年来研究的热点。针对声波信号沿金属管壁传输衰减特性展开研究,并建立了通讯模型,在此基础上量化声波衰减规律,结合Comsol波形仿真软件验证了所建立的通讯模型和特征频率选取的正确性。结果表明,该方法可以有效传输声波信号,为油井远程无线声波通讯技术提供了最佳频率选取方案。