[发明专利]基于超声空化的变压器油中含气量检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其特征在于，其包括，

样品池，其容纳变压器油，所述样品池的侧壁由透光材料制成；

超声发生器，其配置成生成并输出用于产生超声波的电信号，

超声换能器，其设在所述样品池底部，超声换能器连接所述超声发生器以基于所述电信号在样品池中产生预定的超声振动，

超声反射板，其置于所述样品池顶部以反射所述变压器油中的超声波，所述超声发生器、超声换能器和超声反射板在所述样品池中形成超声驻波场，

激光器，其朝向所述样品池以提供用于声光衍射的光源，

激光准直系统，其设在所述激光器和样品池之间以准直来自激光器的入射光，且照射所述超声驻波场中的变压器油形成声光衍射，

中心光电探测阵列，其设在所述样品池远离所述激光器的一侧且与所述入射光保持同心，中心光电探测阵列检测所述声光衍射的光强分布，

信号处理系统，其连接所述中心光电探测阵列和超声换能器以接收所述光强分布以及超声换能的功率数据，信号处理系统基于光强分布判定变压器油是否生成声空化气泡，且根据空化气泡生成的功率数据和光强分布生成所述变压器油中含气量信息，激光准直系统包括，

物镜，其接收并聚焦来自激光器的入射光，

针孔滤波器，其通过来自物镜的入射光，

准直镜，其接收来自针孔滤波器的入射光且将其转换为平行光束，

光阑，所述平行光束经由所述光阑照射所述样品池，预定的超声振动的频率逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其中，所述物镜和准直镜为凸透镜，调节凸透镜位置以将入射光转换成5-20mm直径的平行光束。

3.根据权利要求1所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其中，所述针孔滤波器的针孔直径为100μm，物镜直径为20mm，焦距为40mm，所述准直镜直径为40mm，焦距为80mm。

4.根据权利要求1所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其中，所述激光器波长为632nm，光斑直径为5mm，功率为5mW。

5.根据权利要求1所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其中，所述样品池为矩形样品池，尺寸依次为长22mm，宽22mm，高50mm，所述样品池采用石英玻璃材质制成。

6.根据权利要求1所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其中，所述超声发生器的频率和功率可调节，功率调节范围0～10W，频率调节范围100kHz～1MHz。

7.根据权利要求1所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其中，所述超声换能器辐照面积相同于超声反射板面积，反射波与入射波叠加在样品池中产生超声驻波场。

8.根据权利要求1所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置，其中，所述中心光电探测阵列包括线性面阵CCD，其像元尺寸为5μm。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于超声空化的变压器油中含气量检测装置的检测方法，其包括以下步骤，

超声发生器生成并输出用于产生超声波的电信号，超声发生器和超声换能器在样品池中产生频率逐渐增大的超声振动，超声发生器、超声换能器和超声反射板在所述样品池中形成超声驻波场，

激光器发射的入射光经由激光准直系统形成平行光束，且照射所述超声驻波场中的变压器油形成声光衍射，中心光电探测阵列检测所述声光衍射的光强分布，

基于光强分布判定变压器油是否生成声空化气泡，且根据空化气泡生成的功率数据和光强分布生成所述变压器油中含气量信息。