局部放電超聲信號的傳播損耗

局部放電作為超聲波的發(fā)射源，具有很寬的頻帶。在傳播過程中，要通過多種固體介質(zhì)、氣體介質(zhì)和金屬外殼才能到達置于外殼表面上的傳感器。局部放電超聲波損耗的機理很復(fù)雜。其能量隨著傳播距離的增加而逐漸減弱。局放超聲信號在不同介質(zhì)、不同傳播條件及信號本身不同的波形、頻率等有著不同的損耗規(guī)律。由傳感器測得的信號幅值和形狀，不但是發(fā)射源放電產(chǎn)生聲信號的函數(shù)，而且與傳播路徑有很大關(guān)系：

① 介質(zhì)內(nèi)部的損耗

局放超聲波信號在介質(zhì)內(nèi)部傳播過程中會發(fā)生損耗。

對于氣體介質(zhì)，主要的損耗原因是波的擴散造成的。固體介質(zhì)則是由于局放超聲波在傳播過程把能量轉(zhuǎn)變成為熱量形成損耗的主體。通常在氣體中局放超聲波的傳播是以球面波的形式從放電源出發(fā)向四面散播。離開聲源愈遠，聲強度和聲壓就愈低。局放超聲波在氣體介質(zhì)中被吸收是由于分子碰撞中能量的交換所形成。這種吸收不但與氣體種類有關(guān)，而且與溫度，濕度以及氣體中的雜質(zhì)含量有關(guān)。在低溫環(huán)境中，分子碰撞所造成的局放超聲波吸收小于高溫中。如果在氣體中含有懸浮雜質(zhì)時，損耗會顯著增加。不同頻率的局放超聲波產(chǎn)生的損耗也是不同的，在溫度和壓力一定時，固體材料中損耗大約正比于頻率f，而局放超聲波在介質(zhì)中傳播產(chǎn)生的損耗，在頻率較低和介質(zhì)厚度不大時與厚度成正。但隨著頻率的增加和厚度的增加，超聲波損耗增加卻較小。

② 吸收損耗

在局部放電超聲波傳播過程中，介質(zhì)會吸收并將聲能轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量(如熱能)，產(chǎn)生而使聲能減少的吸收損耗。局部放電超聲波被介質(zhì)吸收主要是由于絕緣氣體介質(zhì)的熱傳導(dǎo)、熱弛豫等原因引起的。由于介質(zhì)間的熱傳導(dǎo)，使介質(zhì)的疏和密部之間發(fā)生熱交換;電場作用引起的損耗；質(zhì)點的振動受到“抵制”;“磁性材料中由于磁疇作用引起的損耗;電動力及受交變應(yīng)力作用產(chǎn)生晶格位錯引起的損耗；未經(jīng)時效處理而存在殘余應(yīng)力造成超聲場紊亂造成損耗等等。所有這些使部分能量轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量。此外傳播損耗還有粗糙表面引起的散射損耗、介質(zhì)分解面上的信號損失等。