申请/专利权人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司;清华大学深圳国际研究生院

申请日：2022-10-13

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN115656092B

主分类号：G01N21/3581

分类号：G01N21/3581;G01B11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2023.02.17#实质审查的生效;2023.01.31#公开

摘要：本发明公开了高压电缆外护层与波纹管结构成像方法、设备及介质，太赫兹探头绕电缆中轴旋转到位后太赫兹探头发射脉冲做直线扫描；太赫兹探头绕电缆垂轴旋转到位后太赫兹探头发射脉冲做直线扫描；重复上述步骤，获得电缆的时域太赫兹波形图；计算出时域太赫兹波形图中每个反射脉冲对应的电缆内部的未校正被测点的空间坐标信息；对未校正被测点的空间坐标信息进行空间旋转变换，获得电缆的空间坐标集；对电缆的空间坐标集进行校正，获得实际被测点的坐标信息，以电缆的几何母线作为成像单元，每个母线都以“直线扫描”+“绕垂轴旋转”的方式进行扫描，解决了非垂直结构的信号接收问题，实现了对高压电缆细节结构进行的有效成像。

主权项：1.高压电缆外护层与波纹管结构成像方法，其特征在于，包括：步骤1，太赫兹探头绕电缆中轴旋转，太赫兹探头绕电缆中轴旋转到位后太赫兹探头发射脉冲做直线扫描；步骤2，太赫兹探头绕电缆垂轴旋转，太赫兹探头绕电缆垂轴旋转到位后太赫兹探头发射脉冲做直线扫描；步骤3，重复步骤1和步骤2，太赫兹探头接收反射脉冲，直到对整个电缆完成直线扫描，获得电缆的时域太赫兹波形图；步骤4，基于电缆的时域太赫兹波形图和太赫兹折反射原理，计算时域太赫兹波形图中每个反射脉冲对应的电缆内部的未校正被测点的空间坐标信息；步骤5，对未校正被测点的空间坐标信息进行空间旋转变换，获得电缆的空间坐标集；步骤6，对电缆的空间坐标集进行折射校正和角度校正，获得实际被测点的坐标信息；其中，步骤4：通过下式计算未校正被测点到太赫兹探头的直线距离： 式中，l1为未校正被测点到太赫兹探头的直线距离，n为空气的折射率，c0为真空光速，tp为太赫兹反射脉冲的时延；基于太赫兹探头的空间坐标信息和未校正被测点到太赫兹探头的直线距离，获得未校正被测点P″inner的空间坐标信息x″,y″；步骤5，通过以下步骤实现：未校正被测点的空间坐标信息和旋转矩阵做乘法，获得电缆的空间坐标集；旋转矩阵的表达式为： 式中，θ为太赫兹探头与电缆垂轴的夹角；步骤6，通过以下步骤实现：基于未校正被测点P″inner的空间坐标信息x″,y″，拟合电缆母线对应的空间方程Gxa，ya＝0，xa,ya为电缆母线的X轴坐标和Y轴坐标；空间方程与Pi″nner对应的光路方程联立，得到每个太赫兹探头发射脉冲与电缆表面的交点Pinter的坐标信息xinter,yinter；基于下式对电缆内部的每个未校正被测点Pi″nner进行折射校正，获得折射校正后的实际被测点Pi′nner的坐标信息x′,y′： 式中，x'为折射校正后的实际被测点Pi′nner的X轴坐标，y'为折射校正后的实际被测点Pi′nner的Y轴坐标，x”为未校正被测点Pi″nner的X轴坐标，y”为未校正被测点Pi″nner的Y轴坐标，xinter为每个太赫兹探头发射脉冲与电缆表面的交点Pinter的X轴坐标，yinter为每个太赫兹探头发射脉冲与电缆表面的交点Pinter的Y轴坐标，nM为波纹管结构材料的折射率；步骤6，通过以下步骤实现：通过下式，对折射校正后的实际被测点Pi′nner进行角度校正，获得角度校正后的实际被测点P：x′-xinter2+y′-yinter2＝x-xinter2+y-yinter2，式中，x为角度校正后的实际被测点P的X轴坐标，y为角度校正后的实际被测点P的Y轴坐标，θ′为角度校正后的实际被测点P对应的发射脉冲在电缆表面的折射角。

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