T-JSREA 9004-2025 真空断路器灭弧室外壳厚度及真空距离的测定 太赫兹时域光谱法

ICS19.100CCSF24Thicknessofarcextinguishingchambershellandvacuumdistanceofvacuumcircuitbreaker—Terahertztime-domainspectroscopyIT/JSREA9004—2025前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4测试原理 5试验条件 26试验方法 37测试报告 4附录A（资料性）真空断路器灭弧室太赫兹信号示例 5参考文献 6T/JSREA9004—2025本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江苏省可再生能源行业协会提出并归口。本文件起草单位：南京市产品质量监督检验院（南京市质量发展与先进技术应用研究院）、南京航空航天大学、南京工业职业技术大学、江苏苏测智能装备检测有限公司、太景科技（南京）有限公司、江苏省可再生能源行业协会、江苏苏测检测认证有限公司。本文件主要起草人：杨德维、谢佩章、张潮海、孙肖林、杨杰、胡鉴清、赵衍、张恩泽、霍洪强、刘盛丽、李凯琪、徐玉玲、许竹萱、杨玉鹏、武子含。1T/JSREA9004—2025真空断路器灭弧室外壳厚度及真空距离的测定太赫兹时域光谱法本文件描述了使用太赫兹时域光谱法测定真空断路器外壳厚度及真空距离的测试原理、试验条件、试验方法和测试报告。本文件适用于真空断路器外壳厚度及真空距离的测定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JJF1603（0.1～2.5）THz太赫兹光谱仪校准规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1真空灭弧室vacuuminterrupter一种开合原件，其中的高压电气触头在高真空中、气密密封的环境中动作。[来源：DL/T593—2016，3.4.1]3.2太赫兹波terahertzwaves频率在0.1THz～10THz之间，波长为0.03mm～3mm的电磁波。[来源：GB/T46149—2025，3.2]3.3太赫兹反射法terahertzwavesreflectionmethod通过样品反射的太赫兹光谱特性实现样品检测的方法。[来源：GB/T46149—2025，3.4]4测试原理4.1概述太赫兹检测方法是利用太赫兹波的反射性对真空断路器灭弧室外壳及真空距离进行测定的方法。4.2太赫兹时域光谱法工作原理飞秒激光器产生的激光脉冲被分束镜分成两束，一束为泵浦激光脉冲，另一束为探测激光脉冲。泵浦激光脉冲通过光学延迟模块调节其光程，确保它在合适的时间到达太赫兹发射天线，泵浦激光脉冲照射到太赫兹发射天线时，会激发出原始的太赫兹波脉冲。这些太赫兹波脉冲接着被聚焦并投射到放置在二维移动平台上的待测真空断路器灭弧室上，太赫兹波脉冲依次穿透真空断路器灭弧室的外壳、真空带，到达内部的金属屏蔽罩并发生反射，从而产生携带有待测真空断路器外壳厚度和真空距离信息的反射太赫兹波脉冲。反射回来的太赫兹波脉冲被太赫兹接收天线捕捉，与此同时，之前分束器产生的探测激光脉冲也到达接收天线，与反射太赫兹波脉冲结合。通过比较时延，系统能够获取待测真空断路器灭弧室的外壳及真空距离。图1为太赫兹时域光谱法工作原理示意图。2T/JSREA9004—2025图1太赫兹时域光谱法工作原理示意图4.3灭弧室外壳及真空距离测试原理图2为太赫兹波脉冲在灭弧室传播示意图。附录A给出了典型的真空断路器灭弧室太赫兹光谱信号示例。说明：E0——初始太赫兹脉冲波；E1——太赫兹波从空气中垂直入射到样品外壳时，首先在外壳外表面发生部分透射与反射，其中反射信号被标记为E1，即外壳外表面的反射峰；E2——透射的太赫兹信号继续传播，穿过外壳外表面后到达内表面时，信号在内表面再次发生透射与反射，内表面的反射信号标记为E2，即外壳内表面的反射峰；E3——全反射后的信号再次返回外壳内部，并在外壳的内外表面之间发生多次透射与反射，这些反射形成了n次反射峰标记为E3、E4、…、En；注：信号强度随着反射次数的增加逐渐衰减，文本件只考虑显著可被观测到E。Ea——透射信号继续穿过外壳并进入真空带，直至到达金属屏蔽罩，由于金属材料对太赫兹波具有完全反射特性，信号在金属屏蔽罩表面发生全反射，产生的反射信号标记为Ea。图2太赫兹波脉冲在灭弧室传播示意图5试验条件5.1太赫兹光谱仪3T/JSREA9004—2025太赫兹光谱仪应满足以下要求：a)光谱范围至少包含（0.1～3）THz；b)成像分辨率小于等于0.5mm；c)纵向分辨率小于等于30μm；d)频谱分辨率小于等于8.4GHz。5.2数据的处理、存储5.2.1处理软件应具有信号采集、分析和记录功能。5.2.2处理软件应具有数据、波形的显示功能。5.2.3存储的数据可通过数据处理软件进行回看及分析。5.3检测环境环境温度、湿度应符合仪器制造商的相关要求。5.4仪器的检查、维护和校准仪器应定期检查、维护和校准，仪器的校准按照JJF1603的相关要求执行。6试验方法6.1太赫兹波入射角度采用正入射太赫兹镜头作为探测镜头，太赫兹波垂直入射。6.2折射率定值使用被测样品同样的材质，如玻璃、陶瓷，制作1mm±0.1mm厚度，真空距离为10mm±1.0mm，真空度小于6.6×10-2Pa的真空断路器样品。该材质的折射率n计算见公式（1）：式中：n——太赫兹在该材质中的折射率；d——材质厚度，单位为m；θ——太赫兹入射角（入射光线与入射表面法线的夹角），单位为°;c——光速，单位为m/s；Δt——两次反射峰的间隔时间，单位为s。6.3信号采集从采集的数据中分析获得以下数据：a)信号E1的峰值时间；b)信号E2的峰值时间；c)信号Ea的峰值时间。6.4灭弧室外壳厚度计算两次峰值时间间隔Δt1计算见公式（2）：式中：t1——信号E1的峰值时间，单位为s；t2——信号E2的峰值时间，单位为s。灭弧室外壳厚度计算见公式（3）：4T/JSREA9004—2025式中：d——外壳厚度，单位为m；n——太赫兹在该材质中的折射率；θ——太赫兹入射角（入射光线与入射表面法线的夹角），单位为°;C——光速，单位为m/s。6.5灭弧室真空距离计算两次峰值时间间隔Δt2计算见公式（4）：式中：ta——信号Ea的峰值时间，单位为s。灭弧室外壳厚度计算见公式（5）：式中：L——真空距离，单位为m；n0——太赫兹真空折射率；θ——太赫兹入射角（入射光线与入射表面法线的夹角），单位为°;C——光速，单位为m/s。6.6测试结果准确度连续2次测试结果的差值应不大于测试结果平均值的10%。7测试报告测试报告至少应给出以下内容：——测试方法；——环境温度、湿度；——样品的名称、规格、型号、材质、编号；——设备名称、型号；——使用的标准编号；——被测样品的折射率；——检测人员、审核人员、检测时间；——检测中间过程数据及结果。5T/JSREA9004—2025（资料性）真空断路器灭弧室太赫兹信号示例图A.