GIS內(nèi)部擊穿時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)較陡的電流脈沖，電流脈沖作用使得放電產(chǎn)生部分膨脹速度較快，進(jìn)而恢復(fù)至原來的體積。這種現(xiàn)象是由于設(shè)備局部放電產(chǎn)生的體積變化造成了瞬間介質(zhì)的密度的突變，zui終造成了聲發(fā)射現(xiàn)象，在膨脹、收縮過程中，放電電流會(huì)使GIS外殼產(chǎn)生聲信號(hào)。超聲波傳感器就是檢測(cè)這種放電產(chǎn)生的聲信號(hào)，通過幅值大小的比較，對(duì)耐壓擊穿位置進(jìn)行定位。

聲發(fā)射是一種常見的物理現(xiàn)象，各種材料聲發(fā)射信號(hào)的頻率范圍很寬，從幾Hz的次聲頻、20Hz-20KHz的聲頻到數(shù)MHz的超聲頻；聲發(fā)射信號(hào)幅度的變化范圍也很大，從10m的微觀位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到lm量級(jí)的地震波。如果聲發(fā)射釋放的應(yīng)變能足夠大，就可產(chǎn)生人耳聽得見的聲音。大多數(shù)材料變形和斷裂時(shí)有聲發(fā)射發(fā)生，但許多材料的聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度很弱，人耳不能直接聽見，需要借助靈敏的電子儀器才能檢測(cè)出來。用儀器探測(cè)、記錄、分析聲發(fā)射信號(hào)和利用聲發(fā)射信號(hào)推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)，人們將聲發(fā)射儀器形象地稱為材料的聽診器。

聲發(fā)射檢測(cè)的原理如圖所示：

從聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波zui終傳播到達(dá)材料的表面，引起可以用聲發(fā)射傳感器探測(cè)的表面位移，這些探測(cè)器將材料的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后再被放大、處理和記錄。固體材料中內(nèi)應(yīng)力的變化產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)，在材料加工、處理和使用過程中有很多因素能引起內(nèi)應(yīng)力的變化，如位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、孿生、裂紋萌生與擴(kuò)展、斷裂、無擴(kuò)散型相變、磁疇壁運(yùn)動(dòng)、熱脹冷縮、外加負(fù)荷的變化等等。人們根據(jù)觀察到的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析與推斷以了解材料產(chǎn)生聲發(fā)射的機(jī)制。

本文所述基于多通道超聲的GIS無線擊穿定位系統(tǒng)為基于聲發(fā)射原理。通過捕捉GIS設(shè)備耐壓試驗(yàn)擊穿故障產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)，對(duì)GIS設(shè)備的擊穿位置做出準(zhǔn)確的判斷。