Датчик Димрус AC-Sensor

Акустический датчик частичных разрядов марки "AC-Sensor" от производителя "Димрус".

Акустический датчик марки AC-Sensor предназначен для проведения контактной регистрации импульсов частичных разрядов на поверхности баков и конструкций различного высоковольтного оборудования. Он может быть применен для контроля состояния изоляции силовых и измерительных трансформаторов, выключателей, КРУ и КРУЭ, высоковольтных кабельных муфт и т. д. По принципу своего действия AC-Sensor является акустическим датчиком частичных разрядов классического зарезонансного типа, в котором частота установочного механического резонанса пьезокристалла находится ниже минимальной границы частотного диапазона регистрируемых импульсов частичных разрядов.

Большое количество подобных датчиков применяется в системах акустико–эмиссионного контроля состояния сложных и ответственных объектов и сооружений, где они регистрируют акустические импульсные сигналы от механических дефектов внутри конструкций. Акустический датчик марки AC-Sensor может поставляться в стальном или алюминиевом корпусе, в зависимости от среды и условий, в которых ему предстоит работать. В состав поставки датчика для переносных приборов может входить интегрирование в конструкцию корпуса магнитное крепление.

Датчик марки AC-Sensor может поставляться в едином модуле с датчиками других типов, что упрощает монтаж сложных систем мониторинга. В состав поставки могут входить различные монтажные и установочные корпуса, уникальная оснастка для надежного крепления, которая разрабатывается в зависимости от предполагаемого места установки датчика.

Присоединение датчика к измерительному прибору производится при помощи обычного коаксиального разъема. При использовании в составе стационарных систем мониторинга датчик может быть поставлен с встроенным коаксиальным кабелем необходимой длины. Внешнее напряжение питания 12В, требуемое для встроенной электроники и фильтров датчика, подается в датчик по тому же коаксиальному кабелю, по которому происходит передача выходного сигнала в измерительный прибор.

Амплитудно - частотная характеристика датчика марки AC-Sensor. Эта зависимость получена при жестком болтовом креплении датчика на поверхности контролируемого оборудования. Если же для монтажа датчика используется быстросъемное магнитное крепление, то в этом случае необходимо обязательно применять дополнительные меры по повышению акустической проницаемости переходного зазора "датчик – корпус оборудования". Если этого не делать, то на переходном зазоре будет происходить сильное затухание сигнала. Наибольшая опасность будет в том, что затухание для разных частот будет разным, что впоследствии сильно затруднит проведение анализа и диагностику дефектов в изоляции контролируемого оборудования.

Акустические датчики для регистрации импульсов частичных разрядов

Акустические датчики предназначены для контактной и бесконтактной регистрации импульсов частичных разрядов в высоковольтном оборудовании. Датчики хотя и называются акустическими, но основной частотный диапазон для них существенно выше порога слышимости человеческого уха – это ультразвуковые колебания от 30 кГц и выше, у некоторых датчиков даже до 300 кГц.

При контактном измерении частичных разрядов акустическими датчиками регистрируются колебания конструкций высоковольтного оборудования, обычно поверхностей баков и корпусов. Наилучшие результаты при контактном измерении частичных разрядов получаются в том случае, когда баки оборудования заполнены жидкой средой, обычно изолирующим и охлаждающим маслом, которое является идеальной средой для распространения акустических ультразвуковых импульсов.

При бесконтактном измерении частичных разрядов акустическим датчиком регистрируются колебания, передающиеся непосредственно по воздуху. Поскольку воздух менее плотен, чем жидкости, то реальная чувствительность акустических измерений в этом случае оказывается существенно более низкой, чем при контактном измерении. По принципу своей работы акустические датчики для измерения частичных разрядов бывают двух типов – зарезонансные и резонансные.

Разница между этими датчиками уже однозначно определена в их названии

• Зарезонансные акустические датчики позволяют регистрировать сигналы на частотах, превышающих частоту собственного (механического) резонанса пьезокристалла, являющегося частью общей конструкции датчика. (Для справки датчики регистрации вибрационных процессов в механических конструкциях работают на частотах, которые ниже частоты собственного резонанса пьезокристалла вибродатчиков). Для надежной регистрации импульсов частичных разрядов частота собственного резонанса датчика должна быть не больше 15 – 20 кГц, тогда при помощи этого датчика можно регистрировать импульсы с частотой от 30 кГц и выше. Чтобы полностью исключить влияние резонансных колебаний пьезокристалла на выходе датчика, внутрь его обязательно встраивается электронный фильтр, подавляющий колебания на резонансной частоте, и все более низкие частоты. Выходной сигнал зарезонансного датчика обычно имеет ту же частоту, что и регистрируемые колебания конструкции оборудования
• Резонансные акустические датчики для регистрации импульсов частичных разрядов работают на частоте собственного установочного резонанса пьезокристалла, оптимальное значение которого для таких датчиков обычно составляет 40 кГц. Вне зависимости от частоты регистрируемого акустического сигнала выходной сигнал резонансного датчика всегда имеет эту частоту 40 кГц, то есть пьезокристалл импульсно возбуждается от внешнего акустического воздействия и "звенит" на собственной частоте

Длительность затухания резонансных колебаний на выходе датчика почти полностью зависит от механической добротности конструкции датчика и очень мало связана с параметрами акустического импульса. Резонансный принцип работы пьезокристалла обеспечивает высокую чувствительность такого датчика при сравнительно невысокой цене. Однако при использовании резонансных датчиков происходит потеря части первичной информации о контролируемом импульсе – отсутствует возможность анализировать его частоту и некоторые другие важные параметры.

Основным достоинством применения всех акустических датчиков является то, что их выходная информация наиболее просто поддается расшифровке и анализу, она доступна и понятна персоналу для проведения различных типов диагностики и локации на интуитивном уровне. Вторым важным достоинством акустических датчиков является сравнительная простота и оперативность монтажа на заземленных поверхностях высоковольтного оборудования, особенно если в их конструкции уже заложено использование магнитного крепления.

Поскольку акустические датчики обычно используются или для проведения контактных измерений на заземленных элементах оборудования, или же для дистанционного контроля частичных разрядов, то работа с ними обычно не представляет опасностей для персонала. Самым большим недостатком применения различных акустических датчиков для регистрации частичных разрядов является наличие в их выходном сигнале большого уровня паразитного шума, наведенного на датчик извне от которого обычно бывает очень трудно избавиться.

Второй недостаток заключается в том, что при проведении диагностики оборудования больших габаритов, например, мощных силовых трансформаторов, приходится многократно перемещать датчик по поверхности бака, так как реальная зона распространения акустических импульсов в таких сложных объектах бывает очень ограниченной из-за сильного внутреннего затухания.