超聲波的檢測裝置一般都包括接收器，放大器及指示器三個部件。整個檢測裝置的靈敏度主要是決定于接收器和放大器，而接收器又是超聲波測量技術(shù)中zui關(guān)鍵的部件。

接收器的作用是將局部放電所產(chǎn)生的超聲波盡可能多地收集到還能元件中，再由還能元件將超聲波轉(zhuǎn)換成一定頻率的電信號。還能元件的靈敏度以每微巴聲壓所產(chǎn)生的電壓（微伏）來表示（即μv/μbar）。有時也有用負(fù)的dB值對1V/μbar來表示。例如-80dB對1V/μbar即100μV/μbar。zui常用的還能元件有壓電陶瓷和各種晶體。設(shè)計(jì)不同形狀和尺寸的壓電陶瓷，可以使相應(yīng)頻率覆蓋很寬的范圍（0.1hz到25MHZ）。可以做成寬頻帶相應(yīng)，也可以做成窄頻帶的諧振換能器。后者的靈敏度較高可以做到30-200μV/μbar。

在液體材料中，局部放電產(chǎn)生的超聲波聲壓比較大，表中列出了在距離放電位置10cm的地方測得不同放電電源產(chǎn)生的頻率45kHz的超聲波電壓。從表中數(shù)值可以看出超聲波的聲壓大約正比于放電電荷的平方根。

表1距離放電位置10cm處測得不同放電源產(chǎn)生的45kHz的超聲波電壓

用超聲波檢測法來檢查礦物油中的局部放電是比較靈敏的。當(dāng)放電量為1pC時，在距離放電位置100米的地方也可以順利地測量出來。但實(shí)際上用液體絕緣的電氣設(shè)備都有金屬外殼，超聲波通過鋼板做的外殼大約要衰減10倍。因此可以檢測的放電量一般不小于10pC。如果放電是發(fā)生在油浸固體材料中的氣隙或油中氣隙，則由于超聲波被反射和吸收，即使放電量大于1000pC也不一定能檢測出來。

在空氣中局部放電發(fā)生的聲波聲壓比較小，在距離放電電荷為1pC的火花放電10cm的地方，測得的聲壓約為0.0001μbar。這比油中的聲壓約小20000倍。要用靈敏度很高的還能元件(1000μv/μbar)，在距離放電位置1米的地方可以檢測的放電量要不小于50pC。為了提高測量的靈敏度，可以采用波導(dǎo)管和拋物鏡反射器。

由于超聲波在空氣中散射使得聲壓與傳播距離d成反比。若用一根聲阻抗比空氣阻抗大得多的管子接近放電位置，則超聲波進(jìn)入管內(nèi)就不會產(chǎn)生散射，而是沿著管子長度傳播到管子的另一端，于是在另一端的還能元件就可以得到比較強(qiáng)的超聲波。這就是利用聲波導(dǎo)提高靈敏度的方法。例如用內(nèi)經(jīng)為2.54cm的有機(jī)玻璃管，測量頻率為40kHz的超聲波在空氣中的衰減只有9dB/M，在用此波導(dǎo)管時，在距離放電源1米出的聲壓比距離1厘米處的聲壓降低了8倍，而不用波導(dǎo)管時大約降低了200倍。這說明了波導(dǎo)管可以使靈敏度提高25倍。考慮到波導(dǎo)管兩頭還會產(chǎn)生一些波反射，因此，實(shí)際上靈敏度約增大10倍左右。

超聲波在波導(dǎo)管內(nèi)的衰減是與管壁的摩擦有關(guān)，波導(dǎo)管的內(nèi)徑愈小，摩擦就愈大，衰減也愈大。同時衰減又與頻率的平方根成正比，因此超聲波在波導(dǎo)管內(nèi)的衰減大致可用下式估算

式中f為超聲波頻率（Hz），R為波導(dǎo)管的內(nèi)經(jīng)（cm）。

上式?jīng)]有考慮波導(dǎo)管的材料以及管壁厚度的影響，計(jì)算結(jié)果不是很正確的。圖3-7是用不同內(nèi)徑的有機(jī)玻璃波導(dǎo)管在不同的距離(離放電源)下，測得不同頻率的超聲波信號與不用波導(dǎo)管時測得的信號相比較。圖中縱坐標(biāo)是代表用波導(dǎo)和不用波導(dǎo)時測得的超聲波信號之比，橫坐標(biāo)是代表離放電位置的距離。圖中曲線表明用2.54cm內(nèi)徑的有機(jī)玻璃波導(dǎo)管時，在距離2米之內(nèi)測量40Khz頻率的超聲波信號，靈敏度可提高約10倍。而用內(nèi)徑為1.27cm的有機(jī)玻璃波導(dǎo)管靈敏度就比較小。用同一內(nèi)徑的波導(dǎo)管測80kHZ超聲波的靈敏度比40kHZ的小。

圖3-7波導(dǎo)提高聲壓的倍數(shù)和放電距離的關(guān)系，1一波導(dǎo)管內(nèi)徑2.54，頻率
40kHz,  2一波導(dǎo)管內(nèi)徑1.27，頻率40kHz,  1一波導(dǎo)管內(nèi)徑1.27，頻率80kHz

用波導(dǎo)管同樣也可以提高檢測液體中放電產(chǎn)生的超聲波的靈敏度。但在礦物油中不能用有機(jī)玻璃做到波管，因?yàn)橛袡C(jī)玻璃的聲波阻抗與礦物油差不多。超聲波可以通過管壁向外散射，而不是只局限在管內(nèi)傳播，這就失去了波導(dǎo)管的作用。內(nèi)徑為1.27cm的鋼管在礦物油中做作聲波導(dǎo)管可以收到很好的效果。但鋼管靠近放電部位會影響局部放電狀態(tài)，而且也不安全。近年來發(fā)現(xiàn)用玻璃纖維光導(dǎo)管做礦物油中的聲波導(dǎo)管，可以得到更好的效果。應(yīng)用這種聲波導(dǎo)也可提高靈敏度約10倍。

在開關(guān)柜局部放電檢測中，超聲波傳感器主要是完成超聲波信號的采集功能，將采集到的超聲波信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。在傳感器的選擇中，工作頻帶和靈敏度是兩個zui重要的指標(biāo)。雖然局部放電及其產(chǎn)生的聲波信號具有一定的隨機(jī)性，但它檢測頻率分布范圍變化不大，因此需要一個頻帶較大，不會使信號混疊，且傳感器的幾何尺寸必須小于聲波波長的增益?zhèn)鞲衅鳌?/p>