[发明专利]一种基于太赫兹扫描技术的绝缘子内部成像方法

说明书

本发明公开一种基于太赫兹扫描技术的绝缘子内部成像方法，涉及电力系统领域，首先，本发明提出的成像算法使用基于拉东变换的采集模型，利用拉东变换以及傅里叶切片定理进行重构，然后，为了改善重构清晰度，利用插值算法扩充实验数据，再使用拉东变换进行成像使成像结果更加清晰。通过以上步骤，本发明实现了检测绝缘子内部机械结构(如微裂纹等)等重要指标的目标，未来利用扫描阵列进行扫描可进一步提高准确性与效率并实现全面检测。

技术领域

本发明涉及领域，具体的是一种基于太赫兹扫描技术的绝缘子内部成像方法。

背景技术

新基建特高压输电工程项目不断扩容，未来五年将有一大批特高压输变电工程相继开工建设。大吨位瓷绝缘子使用量已突破1000万片，需求量非常旺盛。

特高压电网对大吨位瓷绝缘子的可靠性要求极高，特高压用瓷绝缘子技术条件要求投运后3年内，其年均劣化率不应大于十万分之五，使用寿命不低于40年。然而，大吨位瓷绝缘子受产品自身技术水平、制造工艺、运输安装和环境等多方面因素影响，新投运及挂网运行420KN及以上大吨位瓷绝缘子零值问题日渐频繁，劣化率连年升高，形势十分严峻。

面对特高压零值率上升问题，近年来电网公司着重加强了特高压大吨位瓷绝缘子巡检力度，开展了一系列零值检测方法的研究应用，如无人机带电红外检测、停电塔上人工测零等手段，取得一定效果，但一方面存在受环境因素干扰误判率高，上塔作业安全风险高等多弊端，另一方面是仍未从根本上走出电网企业面临的特高压工程用大吨位瓷绝缘子劣化概率过高的困境。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于太赫兹扫描技术的绝缘子内部成像方法，本发明对绝缘子进行断层扫描的高效率工作方法，其利用太赫兹辐射对绝缘子进行检测，其对大多数非极性复合材料有很好的穿透性，同时利用连续波成像系统可以探测到绝缘子内部机械结构(如微裂纹等)等重要指标。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于太赫兹扫描技术的绝缘子内部成像方法，包括以下步骤：

S1、利用太赫兹技术对绝缘子进行扫描；

S2、基于拉东变换的采集模型，利用拉东变换以及傅里叶切片定理进行重构；

S3、利用插值算法扩充实验数据，使成像结果更加清晰。

进一步地，所述S2中在采集与重建的过程中利用拉东变换进行建模，如下所示：

其中θ和ρ分别为投影线(θ，ρ)的角坐标和径向坐标，δ(·)为脉冲函数，R_θ(ρ)是投影线经过的所有点的吸收总和，通过逆向重构从投影中重新获得原始函数f，扫描图像由无数个投影数据组成，即θ∈[0,π]且反演公式如下：

F是傅里叶变换，反演过程在每个投影都用一个Ramp滤波函数来增加细节，综合滤波后的投影可计算出点(x,y)的值；

采用傅里叶切片定理对原函数的二维傅里叶变换进行反演，傅里叶切片定理规定f(x,y)沿着角θ的投的一维傅里叶变换对应于f沿相同的角θ在傅里叶空间的一条直线，当利用极坐标表示函数f，时，式(1)写为：

投影Rθ(ρ)的一维傅里叶变换为：

与(3)式相结合得：

由于当ρ＝rcos(φ-θ)时，脉冲函数不为0，上式简化为：

考虑到二维傅里叶变换f在极坐标X＝νcosψ和Y＝νsinψ的情况：