レーザーを用いたポリマーがいしの非接触・非破壊劣化診断技術の開発

开发聚合物绝缘子非接触、无损激光劣化诊断技术

基本信息

批准号：
22K04064
负责人：
藤井隆
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

レーザー誘起ブレークダウン分光（LIBS）を用いたがいしの非接触・非破壊劣化診断技術の開発に関して、以下の結果を得た。(1)可搬型LIBS装置の開発：実機環境下における現場劣化診断への適用を目的として、可搬型LIBS計測装置を開発した。レーザー照射系と受光系が一体となっており、拡大集光光学系でビーム径を拡大した後、受光系と同軸にレーザー光が照射される。これにより、計測位置が変わってもレーザーと受光系の光軸は一致しているため、安定な計測が可能である。(2)実環境下での現場適用性評価：経年21年の長幹シリコーンゴムがいしを測定試料に用い、実機環境を模擬するため、交流電圧38 kVを印加して計測を行った。また降雨を想定して試料の計測箇所に純水を吹き付けた湿潤状態で計測した。全ての計測条件においてSi（390.55 nm）とAl（396.15 nm）の輝線が観測され、Alに対するSiの発光強度比は、無課電乾燥状態のがいしとほぼ同程度の値を示した。以上のことから、Alに対するSiの発光強度比を指標とした劣化診断が課電時や降雨時においても有効であることが示された。(3)がいし付着塩分計測への適用：がいしの汚染は絶縁性能に影響を与える可能性があるため、汚染状態を定量的に測定することは重要である。がいしの塩分濃度（SDD）の測定に適用するためのLIBSの性能を評価した。測定試料として、人工汚損させた磁器がいしを模した試料を用いた。検量線の主元素としてNa（819.48 nm）、Cl（837.59 nm）の発光線を用い、測定条件の変化を補正するために、K（766.49 nm）、Ca（854.21 nm）、O（777.19 nm）を内部標準とした。Ca、 Kに対する Na、 Clの発光強度比を用いることにより、レーザーエネルギーの違いによる SDD 依存性の違いを補償することができた。

关于使用激光诱导击穿光谱（LIBS）的非接触式、非破坏性绝缘子劣化诊断技术的开发，获得了以下结果。（1）便携式LIBS设备的开发：我们开发了便携式LIBS测量设备，用于实际机器环境下的现场劣化诊断。激光照射系统和受光系统为一体，通过放大、聚光光学系统将光束直径扩大后，与受光系统同轴照射。因此，即使测量位置发生变化，激光器和光接收系统的光轴也会对齐，从而实现稳定的测量。 (2)实际环境下的现场适用性评价：以21年的长硅橡胶绝缘子作为测量样品，通过施加38 kV的交流电压来模拟实际环境进行测量。另外，假设下雨，通过将纯水喷洒到样品的测量位置，在潮湿状态下进行测量。在所有测量条件下均观察到Si（390.55 nm）和Al（396.15 nm）的发射线，并且Si与Al的发射强度比与非电干燥干燥状态下的绝缘体的发射强度比大致相同。由上可知，以Si与Al的发光强度比为指标的劣化诊断即使在通电时或下雨时也是有效的。 (3)在绝缘子盐分含量测量中的应用：绝缘子污染会影响绝缘性能，因此定量测量污染状态非常重要。我们评估了 LIBS 在测量绝缘体盐度浓度 (SDD) 方面的性能。使用模仿人为污染的瓷绝缘子的样品作为测量样品。以 Na (819.48 nm) 和 Cl (837.59 nm) 的发射线作为校准曲线的主要元素，并使用 K (766.49 nm)、Ca (854.21 nm) 和 O (777.19 nm) 进行校正测量条件的变化被用作内标。通过使用 Na 和 Cl 与 Ca 和 K 的发射强度比，我们能够补偿由于激光能量差异而导致的 SDD 依赖性差异。