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超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度測量
點(diǎn)擊次數(shù):10788 更新時(shí)間:2018-03-19

按照超聲波的聲學(xué)理論,其在液體介質(zhì)中以縱波形式傳播,傳播速度和介質(zhì)的性質(zhì)以及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。常溫下,變壓器油中聲速理論值為1.42mm/μs。本試驗(yàn)環(huán)境溫度20℃(認(rèn)為油溫和環(huán)境溫度相同),分別測試局部放電超聲波在純凈的變壓器油介質(zhì)和油紙混合介質(zhì)中的傳播速度。

 

(1)在變壓器油中的傳播速度

選取油箱底部任一頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),設(shè)立坐標(biāo)系,將放電裝置浸入純凈的變壓器油中,置于大約(316,338,300)處,將一超聲波探頭吸附在油箱任一側(cè)面,記下位置坐標(biāo),進(jìn)行放電試驗(yàn)并測取電一聲時(shí)延值,計(jì)算相應(yīng)的局放源與探頭之間的距離,按測得的時(shí)延值計(jì)算聲速。為減小測量誤差,移動(dòng)探頭到不同位置,且每一位置至少反復(fù)測量5次取平均值,所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。

 

探頭位置0,165,3700,510,280240,330,600880,530,195880,150,395
距離(mm)367360310605602
電聲延時(shí)(μs)260258216418432
聲速(mm/μs)1.4121.3951.4351.4471.394

 

聲速總的平均值為1.417mm/μs,與理論值基本相同。

 

(2)在油紙混合介質(zhì)中的傳播速度

在放電模型和傳感器探頭之間的油介質(zhì)中均勻地放置若干層(l0層以上)絕緣紙,使其充分浸透,再進(jìn)行上述試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。

 

探頭位置0,165,3700,510,280240,330,600880,530,195880,150,395
距離(mm)367360310605602
電聲延時(shí)(μs)252263218429448
電聲延時(shí)(μs)1.4561.3691.4221.411.344

 

聲速總平均值為1.400 mm/μs,這說明純凈的變壓器油絕緣與油紙混合絕緣內(nèi)的超聲波聲速基本上是相同的,原因在于絕緣紙被變壓器油浸透后,其聲特性阻抗和油的聲特性阻抗很接近,不會(huì)對超聲波的傳播產(chǎn)生明顯影響。

 

(3)溫度對超聲波聲速的影響

本試驗(yàn)還在幾個(gè)不同溫度條件下進(jìn)行了聲速測定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度對聲速的影響比較明顯,從統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果來看,環(huán)境溫度每5℃的變化大約對聲速有0.033 mm/μs的影響。

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