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超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度測量
點擊次數(shù)：11393 更新時間：2018-03-19
按照超聲波的聲學理論，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。常溫下，變壓器油中聲速理論值為1.42mm/μs。本試驗環(huán)境溫度20℃（認為油溫和環(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為坐標原點，設立坐標系，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，進行放電試驗并測取電一聲時延值，計算相應的局放源與探頭之間的距離，按測得的時延值計算聲速。為減小測量誤差，移動探頭到不同位置，且每一位置至少反復測量5次取平均值，所得試驗數(shù)據(jù)如表所示。
| 探頭位置 | 0,165,370 | 0,510,280 | 240,330,600 | 880,530,195 | 880,150,395 |
| 距離（mm） | 367 | 360 | 310 | 605 | 602 |
| 電聲延時（μs） | 260 | 258 | 216 | 418 | 432 |
| 聲速（mm/μs） | 1.412 | 1.395 | 1.435 | 1.447 | 1.394 |
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，再進行上述試驗，試驗數(shù)據(jù)如表所示。
| 探頭位置 | 0,165,370 | 0,510,280 | 240,330,600 | 880,530,195 | 880,150,395 |
| 距離（mm） | 367 | 360 | 310 | 605 | 602 |
| 電聲延時（μs） | 252 | 263 | 218 | 429 | 448 |
| 電聲延時（μs） | 1.456 | 1.369 | 1.422 | 1.41 | 1.344 |
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
本試驗還在幾個不同溫度條件下進行了聲速測定，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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