Способ неразрушающего определения пробивного напряжения волоконно-оптических пластин

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля электрической дефектности волоконнооптических пластин (ВОП). На контролируемую ВОП подают монотонно увеличивающееся испытательное напряжение, регистрируют значения испытательного напряжения, при которых в контролируемой ВОП происходят первый и n-й частичный разряды U₁, U_n , где 2 ≅ n ≅ 10 , а значение пробивного напряжения контролируемой ВОП определяют из соотношения, приведенного в описании изобретения.

Изобретение касается неразрушающего контроля электрической дефектности волоконно-оптических пластин (ВОП) и может быть использовано для контроля дефектности других видов изоляционных материалов и конструкций с протяженными дефектами.

Известен способ контроля волоконно-оптических пластин по электрической прочности, состоящий в подаче на волоконно-оптическую пластину испытательного напряжения заданной величины и выдержке в течение некоторого времени при этом напряжении. Тогда пробитыми окажутся образцы, имеющие пробивное напряжение меньше испытательного, а образцы волоконно-оптических пластин с пробивным напряжением, большим испытательного, считают выдержавшими испытание. Такой способ применяют при массовом контроле для всех образцов.

Недостатком этого способа является то, что запас электрической прочности каждого образца, выдержавшего испытание неизвестен, а также разрушение части образцов, которые могли бы быть использованы при пониженных рабочих напряжениях [1].

Известен также способ неразрушающего контроля электрической дефектности волоконно-оптических пластин, при котором на образец подают заданное испытательное напряжение постоянного тока и регистрируют отклик образца на воздействие электрического поля в виде сцинцилляционных вспышек света, т.е. световое проявление импульсов частичных разрядов в дефектах волоконно-оптических пластин на фотографической пленке через полупрозрачный электрод или при помещении фотографической пленки между волоконно-оптической пластиной и одним из электродов, а о дефектности судят по максимальной оптической плотности почернений на фотопленке. Этот способ принят за прототип. Недостатком его является оценивание дефектности на качественном уровне без количественных оценок по величине пробивного напряжения [2].

Целью изобретения является обеспечение возможности количественной оценки величины пробивного напряжения волоконно-оптических пластин.

Предлагаемый способ включает регистрацию частичных разрядов в контролируемой волоконно-оптической пластине при подаче на нее испытательного напряжения постоянного тока. Значение испытательного напряжения монотонно увеличивают, подсчитывают возникающие частичные разряды, регистрируют значение испытательного напряжения, при котором происходит первый частичный разряд, и значение испытательного напряжения, при котором происходит n-й частичный разряд, при этом число n выбирают из соотношения 2 ≅n ≅ 10, а значение пробивного напряжения определяют из соотношения U_пр= b · + C , где U_пр. - значение пробивного напряжения контролируемой волоконно-оптической пластины, кВ; U₁, U_п - значения испытательного напряжения, при которых происходят соответственно первый и n-частичный разряды, кВ; b, c - постоянные коэффициенты, определяемые экспериментально.

Для осуществления предлагаемого способа образец волоконно-оптической пластины помещают между электродами, подают на электроды линейно-возрастающее напряжение постоянного тока, изменяющееся со скоростью 0,2-1 кВ/c, и следят за появлением в образце частичных разрядов, регистрируя электрические импульсы тока в цепи с испытуемым образцом, электромагнитное излучение вблизи образца, световые вспышки или акустические сигналы в образце. Величинами, определяющими пробивное напряжение образца волоконно-оптической пластины, являются напряжение возникновения первого частичного разряда U_4р¹, а также частота прохождения нескольких первых частичных разрядов на единицу приложенного напряжения. Таким образом, кроме первого частичного разряда, регистрируют напряжение возникновения n-го частичного разряда U_4рⁿ, причем n принимают равным любому числу от двух до десяти, поскольку при числе разрядов меньше двух и, следовательно, равном единице, невозможно определить частоту прохождения разрядов, а при числе разрядов, превышающем десять, велика опасность пробоя образца. После этого определение пробивного напряжения испытуемого образца производится по формуле U_пр = (bA + c) ± K_вар ˙U_пр (1) где b = 13,9; c = 2,86 - эмпирические коэффициенты; A = - вычис- ляемая переменная; К_вар = 0,15 - коэффициент вариации.

Формула (1) найдена как уравнение регрессии для массива точек на графике U_пр = f(A) при обработке статистических данных, полученных на 200 образцах волоконно-оптических пластин.

Рассмотрим примеры оценки пробивных напряжений для двух волоконно-оптических пластин диаметром 36 мм, толщиной 10 мм (тип ВОП ПВЗ-3000-36-10-03). Для них в ходе эксперимента получены следующие данные: для ВОП N 3175-2-88 U_4р' = 7 кВ, U_4р⁸ = 15 кВ, n = 8, тогда прогнозируемая величина пробивного напряжения, рассчитанная по формуле (1), равна U_{ожид.пр.} = 39,4 кВ, а пробивное напряжение, определенное разрушающим методом, составило U_пр = 38 кВ, т.е. расхождение между ожидаемым и экспериментальным значениями 3,7% ; для ВОП N А 4309-11-ц U_4р' = 23 кВ, U_4р⁵ = 27 кВ, n = 5, тогда прогнозируемая величина пробивного напряжения, рассчитанная по формуле (1), равна U_{ожид.пр.} = 68 кВ, а пробивное напряжение, определенное разрушающим методом, составило U_пр = 70,4 кВ, т.е. расхождение между ожидаемым и экспериментальным значениями 3,5%.

Проверка способа путем сопоставления величины ожидаемого пробивного напряжения, рассчитанной на основе данных по частичным разрядам величин пробивных напряжений для серийных волоконно-оптических пластин с результатами прямого измерения пробивных напряжений обычным разрушающим методом, показала, что среднестатистическое расхождение этих величин не превышает 10%.

Формула изобретения

СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ПЛАСТИН, включающий регистрацию частичных разрядов в контролируемой волоконно-оптической пластине при подаче на нее испытательного напряжения постоянного тока, отличающийся тем, что значение испытательного напряжения монотонно увеличивают, подсчитывают возникающие частичные разряды, регистрируют значение испытательного напряжения, при котором происходит первый частичный разряд, и значение испытательного напряжения, при котором происходит n-й частичный разряд, при этом число n выбирают из соотношения
2 ≅ n ≅ 10 ,
а значение пробивного напряжения U_пр определяют из соотношения:
U_пр = b +c,
где U₁, U_n - значения испытательного напряжения, при которых происходит соответственно первый и n-й частичные разряды, кВ;
b и c - постоянные коэффициенты, определяемые экспериментально.