含气泡硅凝胶样品的制备方法、气泡含量检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种含气泡硅凝胶样品的制备方法、气泡含量检测方法及系统，属于高压绝缘领域，制备方法包括：将硅凝胶样品分为三份；将第一份硅凝胶样品灌封进容器中，并进行脱气处理；对第二份硅凝胶样品进行搅拌，以使第二份硅凝胶样品中引入气泡，并将搅拌后的第二份硅凝胶样品倒入容器中；对第三份硅凝胶样品进行脱气处理，并将脱气处理后的第三硅凝胶样品倒入容器中，以得到含气泡硅凝胶样品；能够在不破坏硅凝胶完整性的前提下，制备目标位置处含气泡的硅凝胶样品。通过采集含气泡硅凝胶样品的图像，并对图像的RGB值进行加权求和，结合无气泡硅凝胶样品图像中像素的灰度平均值，准确计算出含气泡硅凝胶样品的气泡含量。计算出含气泡硅凝胶样品的气泡含量。计算出含气泡硅凝胶样品的气泡含量。

【技术实现步骤摘要】
含气泡硅凝胶样品的制备方法、气泡含量检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及高压绝缘领域，特别是涉及一种含气泡硅凝胶样品的制备方法、气泡含量检测方法及系统。

技术介绍

[0002]高压大功率器件是高压直流装备的核心器件，而由于器件体积较小，因此器件内部电场强度非常大，部分区域场强能够达到105V/mm的数量级，这对器件内部的绝缘水平提出了极高的要求。工程上常用有机硅凝胶对器件进行灌封以增强器件内部绝缘的水平，还可以强化器件的整体性，有利于提高器件的使用性能和参数稳定性。因此，作为绝缘介质的有机硅凝胶，其绝缘问题是制约器件耐压水平和使用寿命的关键因素。
[0003]现有商用有机硅凝胶，一般制备过程中会引入气泡，由于气泡的介电强度低且介电常数小，所以气泡的存在会大大降低材料的绝缘性能，引发局部放电，降低器件使用寿命甚至导致器件的击穿。然而现有脱气方式无法完全将气泡脱除，此外，在器件运行的高温环境下，一些微小气泡会发展成为更大体积的气泡。因此，气泡作为器件灌封用有机硅凝胶似乎无法避免的绝缘薄弱环节，有必要对其放电特性进行研究。然而，目前对于有机硅凝胶内气泡放电特性研究的实验装置与方法仍存在不足之处。
[0004]首先，目前针对含气泡有机硅凝胶放电特性的实验主要为球球电极结构下的击穿试验。在此电极结构下，尽管气泡的存在会使电场畸变，但电极间的电场分布整体而言仍较为均匀。气泡内部放电后，样品随即击穿，无法获取更多放电实验数据。
[0005]其次，现有硅凝胶内气泡的制备方法为，先对样品进行灌封，再依靠注射器向目标位置注入气泡。显然此种方法在注入气泡时会穿刺硅凝胶，而抽离注射器时，针头也会由于胶体的粘滞作用使得已固化好的硅凝胶发生形变。因此，此种方法会破坏硅凝胶的完整性，不利于实验的继续开展。
[0006]最后，现有相关实验中，对于硅凝胶仅做是否存在气泡的区分，而缺乏对气泡的定量评估，这对于研究有机硅凝胶内气泡放电特性显然是有待进一步完善的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种含气泡硅凝胶样品的制备方法、气泡含量检测方法及系统，可在不破坏硅凝胶完整性的前提下，制备目标位置处含气泡的硅凝胶样品，并准确计算气泡含量。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种含气泡硅凝胶样品的制备方法，包括：
[0010]将硅凝胶样品分为三份；
[0011]将第一份硅凝胶样品灌封进容器中，并进行脱气处理；
[0012]对第二份硅凝胶样品进行搅拌，以使所述第二份硅凝胶样品中引入气泡，并将搅拌后的第二份硅凝胶样品倒入所述容器中；
[0013]对第三份硅凝胶样品进行脱气处理，并将脱气处理后的第三硅凝胶样品倒入所述容器中，以得到含气泡硅凝胶样品；所述含气泡硅凝胶样品从下至上依次为第一份硅凝胶样品、搅拌后的第二份硅凝胶样品及脱气处理后的第三份硅凝胶样品。
[0014]可选地，在将第一份硅凝胶样品灌封进容器中，并进行脱气处理的步骤之后，所述含气泡硅凝胶样品的制备方法还包括：
[0015]将所述容器、第二份硅凝胶样品和第三份硅凝胶样品在设定温度的环境内静置设定时间段。
[0016]可选地，所述设定温度为25℃，所述设定时间段为105分钟。
[0017]可选地，所述容器为放电实验装置；所述放电实验装置包括外壳、接地电极及针电极；
[0018]所述外壳的顶部及底部均为透明材质；
[0019]所述接地电极及所述针电极均穿过所述外壳的侧壁，且所述接地电极与所述针电极相对设置；
[0020]所述接地电极及所述针电极用于对所述含气泡硅凝胶样品进行放电；搅拌后的第二份硅凝胶样品位于所述接地电极与所述针电极之间。
[0021]可选地，所述含气泡硅凝胶样品的制备方法还包括：
[0022]将侧链含氢硅油和聚甲基乙烯基硅氧烷混合，以得到硅凝胶样品。
[0023]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0024]一种气泡含量检测方法，包括：
[0025]采集无气泡硅凝胶样品的图像，得到参考图像；
[0026]分别对所述参考图像中各像素点的红色值、绿色值和蓝色值进行加权求和，以得到所述参考图像中各像素点的灰度值；
[0027]根据所述参考图像中各像素点的灰度值，计算灰度平均值；
[0028]将盛放有含气泡硅凝胶样品的容器的底部放置于黑色背景板上，并采集所述容器的顶部图像，以得到待检测图像；所述容器的顶部及底部均为透明材质；
[0029]针对所述待检测图像中的任一像素点，对所述像素点的红色值、绿色值和蓝色值进行加权求和，得到所述像素点的初始灰度值；
[0030]根据所述像素点的初始灰度值及所述灰度平均值，确定所述像素点的映射灰度值；
[0031]根据所述待检测图像中各像素点的映射灰度值及所述待检测图像中像素点的总数，计算所述含气泡硅凝胶样品的气泡含量。
[0032]可选地，采用以下公式，计算所述待检测图像中第i行第j列像素点的初始灰度值：
[0033]a
ij
＝0.299r
ij
+0.587g
ij
+0.114b
ij
；
[0034]其中，a
ij
为待检测图像中第i行第j列像素点的初始灰度值，r
ij
为待检测图像中第i行第j列像素点的红色值，g
ij
为待检测图像中第i行第j列像素点的绿色值，b
ij
为待检测图像中第i行第j列像素点的蓝色值。
[0035]可选地，采用以下公式，计算所述待检测图像中第i行第j列像素点的映射灰度值：
[0036][0037]其中，c
ij
为待检测图像中第i行第j列像素点的映射灰度值，a
ij
为待检测图像中第i行第j列像素点的初始灰度值，a
a
′
vg
为灰度平均值，a
M
为待检测图像中初始灰度值的最大值。
[0038]可选地，采用以下公式，计算所述含气泡硅凝胶样品的气泡含量：
[0039][0040]其中，α为含气泡硅凝胶样品的气泡含量，c
ij
为待检测图像中第i行第j列像素点的映射灰度值，n为待检测图像中像素点的行数，待检测图像中像素点的行数和列数相等。
[0041]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0042]一种气泡含量检测系统，包括：
[0043]参考图像采集单元，用于采集无气泡硅凝胶样品的图像，得到参考图像；
[0044]灰度值计算单元，与所述参考图像采集单元连接，用于分别对所述参考图像中各像素点的红色值、绿色值和蓝色值进行加权求和，以得到所述参考图像中各像素点的灰度值；
[0045]平均值计算单元，与所述灰度值计算单元连接，用于根据所述参考图像中各像素点的灰度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含气泡硅凝胶样品的制备方法，其特征在于，所述含气泡硅凝胶样品的制备方法包括：将硅凝胶样品分为三份；将第一份硅凝胶样品灌封进容器中，并进行脱气处理；对第二份硅凝胶样品进行搅拌，以使所述第二份硅凝胶样品中引入气泡，并将搅拌后的第二份硅凝胶样品倒入所述容器中；对第三份硅凝胶样品进行脱气处理，并将脱气处理后的第三硅凝胶样品倒入所述容器中，以得到含气泡硅凝胶样品；所述含气泡硅凝胶样品从下至上依次为第一份硅凝胶样品、搅拌后的第二份硅凝胶样品及脱气处理后的第三份硅凝胶样品。2.根据权利要求1所述的含气泡硅凝胶样品的制备方法，其特征在于，在将第一份硅凝胶样品灌封进容器中，并进行脱气处理的步骤之后，所述含气泡硅凝胶样品的制备方法还包括：将所述容器、第二份硅凝胶样品和第三份硅凝胶样品在设定温度的环境内静置设定时间段。3.根据权利要求2所述的含气泡硅凝胶样品的制备方法，其特征在于，所述设定温度为25℃，所述设定时间段为105分钟。4.根据权利要求1所述的含气泡硅凝胶样品的制备方法，其特征在于，所述容器为放电实验装置；所述放电实验装置包括外壳、接地电极及针电极；所述外壳的顶部及底部均为透明材质；所述接地电极及所述针电极均穿过所述外壳的侧壁，且所述接地电极与所述针电极相对设置；所述接地电极及所述针电极用于对所述含气泡硅凝胶样品进行放电；搅拌后的第二份硅凝胶样品位于所述接地电极与所述针电极之间。5.根据权利要求1所述的含气泡硅凝胶样品的制备方法，其特征在于，所述含气泡硅凝胶样品的制备方法还包括：将侧链含氢硅油和聚甲基乙烯基硅氧烷混合，以得到硅凝胶样品。6.一种气泡含量检测方法，用于检测权利要求1
‑
5任一项制备的含气泡硅凝胶样品的气泡含量，其特征在于，所述气泡含量检测方法包括：采集无气泡硅凝胶样品的图像，得到参考图像；分别对所述参考图像中各像素点的红色值、绿色值和蓝色值进行加权求和，以得到所述参考图像中各像素点的灰度值；根据所述参考图像中各像素点的灰度值，计算灰度平均值；将盛放有含气泡硅凝胶样品的容器的底部放置于黑色背景板上，并采集所述容器的顶部图像，以得到待检测图像；所述容器的顶部及底部均为透明材质；针对所述待检测图像中的任一像素点，对所述像素点的红色值、绿色值和蓝色值进行加权求和，得到所述像素点的初始灰度值；根据所述像素点的初始灰度值及所述灰度平均值，确定所述像素点的映射灰度值；根据所述待检测图像中各像素点的映射灰度值及所述待检测图像中像素点的总数，计算所述含气泡硅凝胶样品的气泡含量。
7.根据权利要求6所述的气泡含量检测方法，其特征在于，采用以下公式，计算所述待检测图像中第i行第j列像素点的初始灰度值：a
ij

【专利技术属性】
技术研发人员：李学宝，刘相辰，刘思佳，崔翔，赵志斌，唐新灵，王亮，
申请(专利权)人：北京智慧能源研究院，
类型：发明
国别省市：