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GIS中聲波傳播形式

閱讀：39發(fā)布時(shí)間：2025-7-8

在無(wú)限大的固體中，壓力波和剪力波是共存的，而且兩種波的傳播速度并不相同，剪力波速大約為壓力波速的60%。它們的頻率可認(rèn)為是相互獨(dú)立的頻率，在氣體中只有壓力波存在，聲速在一個(gè)大氣壓SF6氣體中的傳播速度為156m/s。

在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，如GIS中，聲波形式變得更復(fù)雜。大量的附加波摻雜在其中。這些復(fù)雜的聲波可分解為壓力波和剪力波，而且依靠結(jié)構(gòu)的幾何形狀、邊界條件、材料等。一般情況下，每種形式都有其自己的相速度和波群速度，相速度和群速度都由頻率決定。

對(duì)于聲波特性來(lái)說(shuō)，當(dāng)GIS密封的管壁厚度和平板厚度相同時(shí)，GIS管壁與平板具有的相同的特性。在管壁內(nèi)存在零次和一次兩種基本波，如圖1所示。零次波一般為彎曲波和半縱向波。相速度和波群速度隨頻率變化的關(guān)系見(jiàn)圖2所示。如圖中所示，速度取決于平板厚度和頻率的乘積，如果乘積小于2mmMHz，則只產(chǎn)生了零次波。

圖1 平板內(nèi)的波形

相速度Cph決定波長(zhǎng)λ，可用以下公式描述：
λ=Cph/f
其中f為頻率。聲信號(hào)沿壁的傳播速度由波群速度決定，波群速度亦可稱(chēng)信息傳播速度。當(dāng)研究平板中的局部放電時(shí)，搞清聲波在SF6氣體和殼體之間界面的傳播情況是非常重要的。在氣體中，平板中激發(fā)的平面波受一定的約束：平行于平板的成份，其波長(zhǎng)λ必等于實(shí)際頻率的波長(zhǎng)，即為：
λ平極= λ/sinφ
相應(yīng)的，入射角度φ取決于頻率和氣體中信號(hào)相速度。對(duì)于最重要的平面波而言，頻率成份以最傾斜角度入射到管壁，而高頻成份則以稍小的角度φ入射。如果聲信號(hào)的頻率不滿足上面所示的關(guān)系式，則不會(huì)入射到管壁。

此外，兩種媒介的聲阻抗是非常不同的，能夠穿過(guò)兩種媒介的很少。目前來(lái)說(shuō)，提高氣體壓力可以提高穿透率。