局部放電發(fā)生時(shí)，放電區(qū)域內(nèi)分子間會(huì)劇烈撞擊，以及介質(zhì)內(nèi)放電發(fā)熱導(dǎo)致體積改變，都會(huì)產(chǎn)生脈沖壓力波。超聲波就是其中頻率大于20KHZ，人耳無(wú)法識(shí)別的聲波分量。可將局部放電源看作點(diǎn)脈沖聲源，遵循機(jī)械波的傳播規(guī)律，聲波以球面波的形式向四周傳播，在不同介質(zhì)中傳播速度不同，不同介質(zhì)交界處會(huì)產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。在開關(guān)柜等設(shè)備外部安裝換能器，可將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)分析處理，得到表征設(shè)備局部放電信息的各種特征量。通過(guò)分析這些特征量，就可以有效地對(duì)介質(zhì)的絕緣缺陷情況進(jìn)行判斷。

聲波的傳輸特性分析

在絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部，局部放電發(fā)出的聲波，經(jīng)常要經(jīng)過(guò)多種介質(zhì)才能傳單接收聲波的換能器上來(lái)。例如變壓器內(nèi)固體介質(zhì)中的氣隙發(fā)生局部放電時(shí)所發(fā)出的聲波要通過(guò)固體介質(zhì)、液體介質(zhì)和金屬外殼才能到達(dá)置于外殼表面上的換能器。傳播過(guò)程中，聲波會(huì)發(fā)生折射、反射和衰減。

1.1 折射和反射

聲波在各種介質(zhì)中傳播的速度是不同的，表中列出幾種常用電工材料的聲波傳播速度。因此聲波在傳播過(guò)程遇到不同的介質(zhì)時(shí)，就會(huì)在介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生折射或反射。入射角θa與折射角θb之間的關(guān)系是決定于下式：

各種材料中的聲波傳播速度

式中Ca為入射的聲波速度，Cb為折射的聲波速度。當(dāng)θa>90°時(shí)，入射的聲波全部都反射回來(lái)，這時(shí)聲波被阻塞而不能繼續(xù)傳播。這種情況在用超聲波檢測(cè)法來(lái)確定局部放電發(fā)生的部位和大小時(shí)應(yīng)充分考慮到。

超聲波通過(guò)兩種介質(zhì)的分界面造成的損失可以用反射系數(shù)RO來(lái)表示。在垂直入射時(shí)

式中ρ1, ρ2各為兩種介質(zhì)材料的密度（kg/m³）；而C1,  C2為兩種介質(zhì)中聲波的速度（m/s）。

介質(zhì)材料的密度ρ與聲速度的乘積稱為特性阻抗，只有當(dāng)兩種介質(zhì)的特性阻抗相等時(shí)，聲波通過(guò)這兩種介質(zhì)的分界面才不會(huì)損失。特性阻抗相差愈大，造成的損失也愈大。鋼、蓖麻油、空氣的特性阻抗分別為39.4X10^6，1.143X10^6，0.0004X10^6（kg/m2/s）。