面向無人機高壓線夾的X 射線檢測系統

張印權，王智偉，馮 天，張 普，段景議，高 斌

（中北大學，太原 030051）

1 引言

高壓線夾出現故障后主要進行機械性能檢驗，耗時耗力效率低下[1]。1967年英國人率先應用X 射線無損探傷技術判定放電位置[2-4]，國內起步晚。2013云南電力公司開展了X 射線到成像板間的物距測量研究，確定X 射線機與檢測對象的相對空間位置[5]。傳統X 射線機需要外接電源，不適應高空作業，本系統對傳統射線機各部位小型化，匹配無人機腳架，提出一種面向無人機高壓線夾X 射線檢測系統。

2 X 射線檢測系統設計

2.1 X 射線探傷理論基礎

低能X 射線由陰陽極的真空管產生。X 射線透射后的強度IT與管電壓V，管電流i，陽靶原子序數Z 關系為：IT=KiZV2。由于X 射線與物質粒子之間產生光電效應，康普頓效應等，經過相互作用出現定量衰減。基本衰減規律：I=I0e-ux，I是透射后射線強度，I0是透射前射線強度，u 是被檢試件衰減系數，x 是被X 射線穿過的被檢試件厚度。

2.2 面向無人機的小型化X 射線檢測系統

2.2.1 X 射線檢測高壓線夾狀態可行性分析

耐張線夾的材質為鋁和鋼2種，壓接位置分別為鋁管與鋼錨尾部凹槽壓接、鋼芯與鋼錨管壓接、鋼芯鋁絞線與鋁絞線與鋁管壓接三處。當鋼絞線完全與高壓線夾壓接時，射線穿透厚度為，當鋼絞線未完全與高壓線夾壓接時，射線穿透厚度為。對這2種情況下的透射后射線強度進行對比，可以得到：

I1為鋼絞線與高壓線夾緊密壓接時透射后的射線強度，I2為鋼絞線未與高壓線夾完全壓接時透射后的射線強度，由于鋼絞線的衰減系數比較大，所以完全壓接和未完全壓接透射后強度差異明顯，底片的對比度差異顯著。高壓線夾斷股也會如此[6]，因此具有可行性。

2.2.2 小型X 射線檢測系統

系統包括X 射線管，高頻變壓器，控制器，膠片和風冷裝置。X 射線管殼體裝有可充電鋰電池組，核心是stm32f103zet6芯片。系統整體結構圖如圖1所示：

圖1 高壓線夾的小型X射線檢測系統組成圖

該系統被無人機搭載，工作流程是調節管電壓，調節曝光裝置，控制無人機卡在工作位置，X 射線檢測，將感光底片處理最后得出診斷結果。小型射線機如圖2所示：

圖2 面向無人機高壓線夾小型X射線檢測系統

3 系統的關鍵參數選擇

X 射線檢測質量受很多因素影響，對于檢測高壓線夾，影響檢測質量的關鍵參數是管電壓，額定功率。只有選擇合適參數才能獲得較好的對比度和精確度。對應高壓線夾不同厚度和材質，制定本系統關鍵參數以供選擇，如表1所示：

表1 系統關鍵參數表

4 系統性能實驗分析

將拔脫的高壓線夾置于本系統下檢測，得到的底片經過暗室處理后結果圖如圖3所示：

圖3 本系統檢測結果底片圖

從圖3中可看出高壓線夾本身發生斷裂腐蝕并且與電纜拔脫，與線切割試驗結果擬合度為92.8%，符合我們設置的缺陷情況，精確性非常好，完成了預期任務。

5 結束語

面向無人機高壓線夾小型X 射線檢測系統具有小型化，便攜帶的特點，將利用無人機代替人工高空作業，具有良好的實用價值和研究意義。由于實驗條件限制，沒能夠進行風雪天氣的測試，未來研究的重點在于X 射線檢測系統的進一步小型化。