典型缺陷（精选六篇）
典型缺陷 篇1
1 理论模型
波导内的电场E满足的亥姆霍兹方程为
式中,εr为介质相对电容率张量;μr-1为介质的相对磁导率张量 μr的逆张量;k0= 2π/λ 为真空中的波数;λ 为入射光的波长。
根据变分原理,上述亥姆霍兹方程对应的泛函为[6]
在缺陷散射问题中,通常把散射体周围的总电场看成入射电场和散射电场的和来处理,即E = Einc+ Esc。其中,Einc为入射场;Esc为散射场。入射场Einc是没有散射体时理想波导中的场,在求解散射问题时,首先求出这一电场。在式(2)中,令E = Einc,使用有限元原理,可以得到泛函取极值时式(2)所对应的复本征值方程为
式中,本征矢量{Einc}代表理想波导截面上的电场分布,[A1]和[B1]是系数矩阵。通过求解方程(3),可得到入射电场的数值解。
在求出入射电场Einc后,令散射体存在时总电场E = Esc+ Einc,把它代入式(2),得
考虑到Einc已通过式(3)求出,为已知场,且仅含Einc项的部分在泛函取极值时等于零,因此上式可写为
再次使用有限元原理,得到上式所对应的有限元方程为
这里本征矢量{Esc}代表散射电场分布;[A2]和{b}是系数矩阵。通过求解方程(6)又可得到散射体存在时,由散射体引起的散射电场分布。
分别求解方程(3)和方程(6),即可得到散射体存在时波导中的总电场分布的数值解{E}={Einc}+{Esc}。在此基础上,可进一步分析散射体存在时的波导损耗和模式耦合的影响。
由于缺陷的存在,波导中的场有一部分辐射场,所以在有限元法的截断边界处必须给出能够消除非物理电磁波反射的吸收边界条件。文中选用由Berenger提出的完美匹配层(PML)作为吸收边界条件[7]。
2 分析结果与讨论
缺陷的存在,使得波导一端的基模入射在波导
的另一端出射的光波不再是纯粹的基模,而是所有导模与辐射模光场的叠加,如下式
式中,Eμ表示第 μ 个导模的电场;Er表示辐射模的电场;aμ表示第 μ 个导模的振幅。利用模式的正交性,有下式
利用式(7)、式(8)两式可得
这样,第 μ 个模式的功率为
为了求缺陷存在情况下,入射的基模传输到波导输出端时的损耗和耦合(转移)给其他模式的功率,首先求出缺陷存在时波导输出端的输出光场E ,和无缺陷存在时波导中所有存在导模的磁场Hμ,然后根据式(9)求出不同导模在输出光场中的振幅,最后再根据式(10)求出输出光场中含有某个导模模式的功率。为便利起见,设入射基模的功率为1 W。根据式(10)求出第 μ 个模式的功率Pμ的值,即为基模耦合给第 μ 个模式的功率。如果第 μ个模式为基模自身,则根据式(10)求出的功率为基模剩余的功率,则波导损耗等于1 减去基模剩余的功率。
文中以一个芯区折射率为1.455,包层折射率为1.444,芯区厚度为5 μm的二氧化硅半导体平面光波导为研究对象,分析波导中存在气泡或颗粒时,1 W的TE0基模光从波导一端输入时的损耗和模式耦合等问题。图1 表示气泡(折射率为1)和颗粒(设其折射率为2[5])存在时TE0模的传输情况。
由图1可以看出,由于气泡或颗粒缺陷的存在,传输光波发生了散射,在气泡或颗粒的前面,形成了明显的驻波;在气泡或颗粒的后面,不再是纯粹的TE0模,一部分能量从芯区进入包层,仍在芯区中传输的光波模式变成为多种模式叠加。
2.1 气泡位置及大小的影响
首先考虑气泡的影响。计算气泡位置在下面三种情况下波导输出端的光场分布,再进一步求出TE0模的剩余功率与TE0模耦合到其他模式的功率。三种情况分别是:(1)气泡中心处于芯区中心;(2)偏离芯区中心为波导厚度的1/4(距芯区中心为1.25 μm)位置;(3)芯区衬底的分界面处(距芯区中心为2.5 μm)。图2 表示气泡处于上述三种不同位置时波导输出端光场中所含各模式的功率随气泡半径的变化。
气泡处于波导中心时,计算结果表明,入射的TE0模除一部分形成辐射模之外,其余能量在波导中没有截止的偶模TE0,TE2,TE4和TE6模之间转换,TE0模转移到TE模的奇模与TM模的能量几乎为零,因此图2a中只有各阶TE偶模的功率变化曲线。产生这一结果的原因是气泡产生的散射场对称,只有具有对称场的TE偶模才能获得能量。另外,从图2a还可看出,随着气泡的变大,TE0和TE2模的功率基本上交替变化,说明辐射模之外的能量,主要在TE0和TE2模之间相互转移。
当气泡偏离芯区中心时,各阶TE模都会获得能量,模阶数越高获得的能量越小,因此图2b和图2c仅画出了获得能量较大的前四阶TE模的功率随气泡半径的变化。这一结果的定性解释与前面的相似,即气泡偏离波导中心时,气泡产生的散射场是非对称的,TE0模的能量可以转移给各阶TE模。另外,随着气泡的变大,图2b中的TE0和TE1模的功率基本上交替变化,而图2c中的TE0模的功率逐渐变小,TE1模的功率却逐渐增大。这说明当缺陷处于芯区边缘时,波导损耗随缺陷的变大而单调增大。比较图2中的高阶模,还可看出,气泡偏离波导芯区中心越远,高阶模得到的功率越小。
图3 表示气泡处于三种不同位置时TE0模变为辐射模的功率,即气泡处于波导中心(偏离波导中心为0),偏离波导中心为1.25 μm和2.5 μm时,辐射模的功率随气泡大小的变化。可以看出,当气泡处于波导中心时,辐射模功率随气泡大小的变化振荡变化。当气泡中心处于芯区和衬底的分界面处,辐射模功率随气泡半径增大而增大。当气泡偏离波导中心1.25 μm时,变为辐射模功率的振荡幅度介于以上两种情况之间,但总的趋势是增大的。
2.2 缺陷类型的影响
将缺陷由气泡改为颗粒,可分析不同缺陷类型对模式传输特性的影响。设颗粒折射率为2[5],其他参数与气泡情形相同,得到的结果如图4 所示。比较图2a与图4可以看出,图4中曲线的振荡较快,另外,TE0模剩余的功率除了振荡变化外,总体变大;而在颗粒超过芯区后,TE2模获得的功率基本不变。
2.3 入射光波长的影响
为分析光波长的影响,假设气泡处于波导芯区中心,气泡半径分别取0.5、1.3 和2.3 μm的小、中、大三种情况,光波长取光通信频段常用范围(1 260~1 620 nm)。如图5 所示。随着波长增大,TE0模的剩余功率振荡变化;气泡大小不同,振荡的范围不同。
3 结论
软件缺陷导致严重后果的典型案例 篇2
用户为了保证自己业务的顺利完成，当然希望选用优质的软件。质量不佳的软件产品不仅会使开发商的维护费用和用户的使用成本大幅度增加，还可能产生其他的责任风险，造成公司信誉下降。一些关键的应用领域（例如银行、证券交易、军事等）如果质量有问题，还可能造成灾难性的后果。
现在人们已经逐步认识到是软件中存在的错误导致了软件开发在成本、进度和质量上的失控。由于软件是由人来完成的，所以它不可能十全十美，虽然不可能完全杜绝软件中的错误，但是可以通过软件测试等手段使程序中的错误数量尽可能少，密度尽可能小。
接下来看看成功的软件测试带来的好处和不完整的软件测试带来的教训。 IE和Netscape
在IE 4.0的开发期间，微软为了打败Netscape而汇集了一流的开发人员和测试人员。测试人员搭建起测试环境，让IE在数台计算机上持续运行一个星期，而且要保障IE在几秒钟以内可以访问数千个网站，在无数次的试验以后，测试人员证明了IE在多次运行以后依然可以保障它的运行速度。而且，为了快速完成IE 4.0的开发，测试人员每天都要对新版本进行测试，不仅要发现问题，而且要找到问题是哪一行代码造成的，让开发人员专心于代码的编写和修改，最终IE取得了很大的成功。
360存在严重后果缺陷导致系统崩溃
电脑中了木马，使用360安全卫士查出一个名为Backdoor/Win32.Agent.cgg的木马，文件位置为C:Windowssystem32shdocvw.dll。进行清理后看不到Windows任务栏和桌面图标，根本进不去桌面，手工运行Explorer.exe也是一闪就关，后来查明是由于360在处理此木马时存在严重缺陷。360安全卫士只是简单的删除了木马文件，没有进行相关的善后处理工作，致使系统关键进程Explorer.exe无法加载。
2009年2月份Google的Gmail故障
2009年2月份Google的Gmail故障，Gmail用户几小时不能访问邮箱，应该算是最近因软件故障而受到广泛关注的事件。据Google后称，那次故障是因数据中心之间的负载均衡软件的Bug引发的。
360问题和Gmail故障还仅是导致用户不能正常使用电脑或几个小时内无法访问邮箱，并没有造成伤亡。当然了，对某些用户来讲，是非常不便。
但看了下面的一个例子您会发现，360和Gmail的问题真是“小巫见大巫”了。 2011 年温州7.23 动车事故
2011年7月23日20时30分05秒，甬温线浙江省温州市境内，由北京南站开往福州站的D301次列车与杭州站开往福州南站的D3115次列车发生动车组列车追尾事故，造成40人死亡、172人受伤，中断行车32小时35分，直接经济损失19371.65万元。
上海铁路局局长安路生28日说，根据初步掌握的情况分析，“7·23”动车事故是由于温州南站信号设备在设计上存在严重缺陷，遭雷击发生故障后，导致本应显示为红灯的区间信号机错误显示为绿灯。 致命的辐射治疗
辐射剂量超标的事故发生在2000年的巴拿马城（巴拿马首都）。从美国Multidata公司引入的治疗规划软件，其（辐射剂量的）预设值有误。有些患者接受了超标剂量的治疗，至少有5人死亡。后续几年中，又有21人死亡，但很难确定这21人中到底有多少人是死于本身的癌症，还是辐射治疗剂量超标引发的不良后果。
消失在太空
在制造其火星气候轨道探测器时，一个NASA的工程小组使用的是英制单位，而不是预定的公制单位。这会造成探测器的推进器无法正常运作。正是因为这个 Bug，1999年探测器从距离火星表面130英尺的高度垂直坠毁。此项工程成本耗费3.27亿美元，这还不包括损失的时间（该探测器从发射到抵达火星将近一年时间。）
阿丽亚娜5型火箭的杯具处女秀
1996年6月4日，阿丽亚娜5型运载火箭的首航，原计划将运送4颗太阳风观察卫星到预定轨道，但因软件引发的问题导致火箭在发射39秒后偏轨，从而激活了火箭的自我摧毁装置。阿丽亚娜5型火箭和其他卫星在瞬间灰飞烟灭。
后来查明的事故原因是：代码重用。阿5型的发射系统代码直接重用了阿4型的相应代码，而阿4型的飞行条件和阿5型的飞行条件截然不同。此次事故损失3.7亿美元。
英特尔奔腾芯片缺陷
如果在计算机的“计算器”中输入以下算式：（419583/3145727）X3145727-4195835 结果显示为零。而在1994年，结果可能为其他答案，这就是英特尔（Intel）奔腾（Pentumn）CPU芯片所带来的一个浮点触发缺陷。英特尔为此付出了4亿多美元的代价。
一触即发的第三次世界大战
1980年，北美防空联合司令部曾报告称美国遭受导弹袭击。后来证实，这是反馈系统的电路故障问题，但反馈系统软件没有考虑故障问题引发的误报。
1983年，苏联卫星报告有美国导弹入侵，但主管官员的直觉告诉他这是误报。后来事实证明的确是误报。
幸亏这些误报没有激活“核按钮”。在上述两个案例中，如果对方真的发起反击，核战争将全面爆发，后果不堪设想。
典型缺陷 篇3
1 告知标准
知情同意与医疗告知是医患关系中患者所拥有的最基本的权利和医生所应履行的法定义务的统一。2010年7月1日正式实施的《侵权责任法》首次在基本法律中专门规定医疗知情同意权[2]。对于患者而言, 医方的适当告知尤为重要, 过度告知与告知不足均违背医方应履行的法定义务。然而我国关于医方告知的标准在法律上尚无明确具体的规范, 学术界存在“合理医师说”、“合理患者说”、“具体患者说”、“具体患者与合理医师两重标准说”等不同的观点[3]。“合理医师说”[4]的标准为一名理性的专业水平的医师在相同或相似条件下会告知患者的内容。该学说使得医生成为患者信息获取多少的唯一判断者, 一定程度上剥夺了患者的知情同意权。“合理患者说”的标准以一名理性的患者在行使决定权时所重视的信息作为说明的主要内容;而“具体患者说”则提出医生告知的标准, 不应该以一般意义上的普通患者为标准, 而应该重视每一名患者可能具有的个体差异, 以具体患者为判断标准[5]。该学说关注到了患者的个体差异性, 但在实际临床操作中忽视了医生在医疗行为中的裁量权, 同时增加了医生工作负担。
相较于其他学说, “具体患者与合理医师两重标准说”[6]更符合我国国情。它的评判标准以合理的医生知道或应当知道的该具体患者的信息为基础, 对患者所期待或者重视的信息进行说明。该告知标准考虑了医患双方的因素, 既充分保护了患者的权利, 又与医师承担的义务与其享有的权利相适应。笔者认为比较适合我国医疗实际情况。
2 医疗告知典型缺陷
患方知情同意权的实现是一个演进的过程, 首先是医生告知患方疾病的相关信息, 其次是患者对接收的信息认识与理解, 最后为患者做出意思表示。基于“具体患者与合理医师两重标准说”告知标准, 重新审视实际临床医疗行为, 主要存在以下几类典型的告知缺陷。
2.1 告知信息不完整, 患方知情权弱化
中国医院协会医院维权部负责人表示, 医疗诉讼中90%以上都是因为医院告知不足或医患沟通不足[7]。《侵权责任法》第55条第1款明确规定:“医务人员在诊疗活动中应当向患者说明病情和医疗措施。需要实施手术、特殊检查、特殊治疗的, 医务人员应当及时向患者说明医疗风险、替代医疗方案等情况, 并取得其书面同意。” 然而在实际医疗案例中, 医务人员往往忽视告知患者可能产生的风险或高额费用。一方面, 医方为使患者接受治疗, 有意或无意的淡化甚至回避诊疗中可能出现的不良风险及治疗后可能产生的不良后果。值得注意的是在风险告知中存在某些风险虽发生率较小, 一旦发生会对患方产生严重后果的情况。国外相关机构调查结果表示, 风险告知应根据治疗方式所带来的风险损害程度大小确定, 而非风险发生的机率而定[8]。另一方面, 医务人员持“言多必失”的心理, 顾虑可能招致的医疗纠纷, 对患方诊疗后可能产生的明显效果和良好预期出言谨慎或避而不谈, 影响患者病情的恢复的信心。另外, 医务人员对涉及患者经济负担的医疗行为也应尽告知义务[9], 如产生较高费用的诊疗行为或需要患者自费的项目等, 这也是院方规避经济损失和医疗纠纷的重要环节之一。
2.2 告知时机、方式不恰当, 患方理解权略化
理解是患方按照自我意愿做出选择的前提, 然而在实际的医疗实践中患者的理解权往往被忽视甚至省略。根据“具体患者与合理医师两重标准说”, 医方告知的方式及内容应取决于患方的年龄、文化程度、身心状态等因素, 但在临床实践中, 医方在告知患者关于病情和诊疗措施时, 未足够关注“具体患者”, 过于专业的学术名词和生涩的机械陈述使得患方理解受困;加之受医师告知时语气和态度的影响, 患者易产生急躁焦虑的情绪, 导致患方理解能力受限。该类告知缺陷还表现在医方选取谈话时机不当, 医务人员的告知多为“无心之举”, 不顾及告知的场合和外界环境的影响, 让患方“迫于”接受相关信息;同时未预留充分的时间用于患方充分理解已掌握的信息, 如在实施手术前才告知患者及其家属术中可能的不良风险与术后可能产生不良后果, 此情形下所作的仓促同意, 并非真正意义上充分享受理解权后的自我决定权的履行。
2.3 告知形式不规范, 患方同意权异化
医方的告知形式主要有口头告知和书面告知两种类型。然而在实际的医疗行为中, 医方对于口头告知的形式过于随意, 仅告知其需要进行此项诊疗, 加之口头告知的医疗行为常常产生的风险性或经济负担较小, 故医务人员很少知会患方而视患方同意采取相关诊疗措施。在书面告知方面, 告知环节过于简单, 只流于签字这一表面形式上;在知情同意书的内容设计上, 较少涉及此医疗行为的预期效果、可选择的替代方案, 或穷尽一切可能产生的风险和意外。患方目睹类似“生死状”的知情同意书和诸多的医疗意外与风险, 加之医师告知解释工作较少, 使患者误认为医疗知情同意书的签署是医院推卸责任的行为。此类医方告知形式不规范, 导致患者并非 “自愿”的有理智的“同意”, 构成对患者知情同意权的侵害。其实知情同意书并非医务人员的免责书[10], 不能免除其在医疗过程中由于过失而对患者造成人身侵权损害的赔偿责任。
3 告知缺陷的管理建议
3.1 持续推进医疗告知培训与考核
加强医务人员法律、法规的学习, 如《执业医师法》、《侵权责任法》及医疗知情同意相关管理办法, 使其充分认识到医疗告知的重要性和必要性, 懂得在医疗行为发生时如何正确履行相关的告知义务;存在特殊情形时如何妥善应对, 减少纠纷的发生。加强有关专业知识的学习。遵循“具体患者与合理医师两重标准说”的评判标准, 要求医务人员对患者病情的进展、预后、转归等有充分的了解, 才能尽量充分、具体、全面、客观、有针对性的告知, 让患者享有充分的知情同意权。同时重视医务人员沟通技巧与告知策略培训。现阶段医师的告知能力多是通过上级医师的传授和自学获得, 在告知策略与沟通技巧上缺乏科学性、人性化, 不宜被患者接受。医方开展相关培训, 可使医务人员在沟通中注意告知时语气、语态、措辞的使用及诊疗关键环节的告知时机等, 避免产生医患纠纷。
另外, 应开展定期的考核, 不仅要对培训的内容进行测评, 更重要的是要深入临床了解医务人员在实际医疗行为发生过程中是否谨遵相关法律法规的要求, 全面、详实、通俗易懂的进行告知。
3.2 逐步规范医疗告知程序与手续
从众多医疗纠纷的案例中不难看出, 医疗告知程序的缺失是造成告知缺陷的主因之一。相关医疗机构需不断规范医疗告知程序, 形成相对固定的告知流程和形式, 根据相关法律法规, 医方在告知时应先判断告知受体的具体情况, 包括有无知情同意能力、病情的严重程度等;针对诊疗行为开展的风险程度, 可以进行口头告知与书面告知, 口头告知虽不能再现动态的谈化内容, 但可以通过谈话记录、现场录音等方式进行静态的留存;对于需要书面告知的情形, 医方应简明、形象化、通俗易懂的方式介绍医疗知情同意文书中的内容, 请患方详细阅读, 并及时解答患方提出的问题, 在患方完全理解的基础上, 要求其在《医疗知情同意书》上签署意见并签名。签字者必须是患者或患者的委托人, 并应具有民事行为能力, 且签字手续必须在双方在场的情况下签署。如出现变更手术中预定的操作方式或诊疗方式时, 应重新完善知情同意手续。
3.3 建立完善医疗告知制度与监管
很多医院对告知缺乏相应的管理制度, 使之不能规范化、制度化, 使得医务人员的告知只注重表面形式, 不注重内容实质。随着我国法律、法规的不断健全, 医疗机构越加重视医疗质量、医患关系的和谐。《医院评审标准》即JCI标准[11], 是世界卫生组织认可的评价医院服务质量和整体管理水平的全球最高权威标准, 患者及其家属权利是该标准中核心标准比重最高的部分。它要求医疗机构要以患者能够理解的方式, 告知所有患方应享有的权利, 同时还规定“医疗机构要列出需要特别取得知情同意的治疗和操作的类目”、“有关风险、潜在并发症和备选方案都应与患者及其家属或可以为患者做决定的人员进行讨论”等。有条件的医疗机构应参照JCI标准, 对告知的内容、时间、方式方法等作出明确规定[11]。同时医疗机构应出台相关的奖惩措施, 使医疗告知成为贯穿医疗行为全过程的重要步骤, 逐步深入医务人员诊疗行为中去, 使之成为一个惯常动作。
医疗知情同意书作为医务人员履行告知的义务的重要凭证, 也应得到规范和完善。各医疗机构应该对照《医疗知情同意书参考指南》, 结合实际当地情况制订规范的医疗知情同意书, 使知情告知工作有法可依, 有章可循, 以减少和防范医疗纠纷的发生, 切实维护医患双方合法权益。
参考文献
[1]陈玲, 韩红星等.对患者知情同意权问题的探讨[J].中国病案, 2011, 12 (3) :28-30.
[2]徐正东, 程琴, 唐烈英.患者医疗知情同意权及其实现研究 (二) ——患者医疗知情同意权的法律渊源及法律冲突研究[J].法制与社会, 2011, 3:267-268.
[3]关于医疗伦理过失认定标准之比较研究——以医师告知义务为视角[J].现代医院管理, 2011, (6) :21-23.
[4]胡永庆.知情同意理论中医生说明义务的构成[J].法律科学 (西北政法学院学报) , 2005, (1) :91-98.
[5]王利海.论患者的知情同意权[J].郑州航空工业管报, 2007, 26 (3) :133-134.
[6]冯玉芝.论患者知情同意权与医方的告知义务[J].医学与社会, 2009, 22 (6) :49-50.
[7]卢文洁, 伍君仪.医疗知情同意书涉嫌霸王条款病人像签“生死状”[EB/OL].[2009-12-15].http://www.ce.cn/xwzx/gnsz/gdxw/200912/15/t20091215_20614303.shtml.
[8]Rob Heywood, Ann Macaskill, Kevin Williams.InformedConsent in Hospital Practice:Health Professional’Perspec-tives and Legal Reflections[J].Medical Law Review, Spring, 2010:160.
[9]高树宽, 郑雪倩.促进医患沟通的有效工具:医疗知情同意书参考指南[J].中国医院, 2011, 15 (3) :2-4.
[10]孙宏莲.医疗知情同意书的规范化管理[J].中国医学伦理学, 2007, 20 (5) :18-19.
典型缺陷 篇4
日前笔者在对一批规格为Φ1067×25 (mm) 的卷管环焊缝进行超声波检验时, 发现几乎所有的焊缝根部处有深度为23mm左右的反射回波, 有时甚至全长焊缝都能发现此类回波。按照标准API RP 2X (2004) 对回波高度的分类, 类似地反射回波高度都在DAC 50%以上。换用其他角度的探头检测, 其结果依旧。
1 问题提出
通过1:1做图, 发现反射点的位置的确在焊缝内部的熔合线附近, 按常规的思维判断此反射回波是坡口未熔合缺陷回波, 在焊缝另一侧探伤没有发现此位置回波。但是在返修时焊工在管内对焊缝背面打磨时发现此回波波幅逐渐降低直至消失。
那么, 这种波是否为缺陷波?为什么按照仪器指示定位在焊缝内部的回波信号在打磨焊缝表面时幅度会降低甚至消失?这类回波的特点?
2 问题假设
既然反射回波来自焊缝背面且仪器显示深度小于板厚, 很有可能就是超声波声束的下扩散角内的某一声束入射到焊缝背面反射回来的反射波。因此我们假设此回波为超声波声束的下扩散角内的某一声束入射到焊缝背面反射回来的反射波, 并对这一回波进行验证。
2.1 分析原理图
此反射回波假设是探头的下扩散声束在焊缝表面的反射回波。针对我们目前的现象进行方案论证。其分析原理如图1所示:
2.2 假设方案实施
2.2.1 方案一
选取上图所示并经过探伤确认钢板中无缺陷。在钢板背面模拟实际焊缝余高进行堆焊 (如图2) 。采用不同角度的探头进行探伤, 发现类似的回波, 打磨焊缝表面回波消失。其回波指示位置如下表2。
从表1可以看出, 采用常用的三种探头, 前两种探头仪器指示深度均<25mm。按常规, 应判为钢板中有缺陷, 但是实际钢板堆焊前经过探伤无缺陷。其中45°探头探测时波高都在DAC曲线的I区, 波幅比前两种斜探头低很多。
2.2.2 方案二
由于方案1中的焊缝表面有随机性, 所以又制作一块形状准确的对比试块。如下图3所示, 加工一角度为40°斜面。测试实验结果如下表2。
表2可以看出, 用前两种探头探测对比试块同样存在这种回波, 即仪器显示深度均<25mm, 而且反射回波幅度更高。45°探头探测波幅也很高, 且仪器显示深度>25mm。
由上述方案1和2的结果可见, 用70°和60°探头探伤时, 方案1和2中的下部焊缝表面和40°斜面均不利于轴线声压反射, 仪器显示最高波是扩散声束的回波 (见图1探头声束) 。所以虽然反射面深度>25mm, 而仪器指示深度却小于25mm。但当用45°探头时, 由于方案2的40°斜面与轴线声束接近垂直, 所以有较强的轴线声压反射波, 指示深度也大于25mm。
2.2.3 方案三
方案1和2都是用一次波进行探伤的。对板厚为25mm的板探伤经常用到二次波探伤, 现在我们就来考察一下用二次波探伤是否也存在此回波呢?如下图4所示, 用70°和60°探头二次波探伤时, 均能发现此类缺陷回波显示, 且深度显示均小于两倍板厚50mm。用45°探头二次波探伤时, 也能发现此回波, 回波幅度较高, 但是其深度指示大于两倍板厚50mm。其测试数据如下表3所示。焊缝表面经打磨后, 该回波消失, 说明该回波来自焊缝表面, 而从另一侧探测, 无回波出现。
从以上方案可见回波有如下特点:
(1) 探伤仪的回波声程指示是从入射点到焊缝表面反射点的距离。
(2) 探伤仪的回波指示位置是在工件内部焊缝熔合线附近或在母材中 (45°探头除外) 。
(3) 探头折射角度越大, 回波深度指示越小。
(4) 用45°折射角探头, 仪器的深度指示位置等于或大于板厚。
(5) 回波幅度与反射面的反射条件有关。
(6) 打磨焊缝余高后回波幅度减小直到消失。
3 结论
上述方案结果证实了这类回波的反射面在焊缝表面, 开头的假设成立。但为什么深度指示会小于板厚而不是大于板厚, 其原因是声束是扩散的, 若反射面只有利于扩散角内某部分声束反射而不利于主声束反射时, 其所得回波再用主声束轴线声束计算, 显然会出现错误。上述方案中的回波是下扩散角内某声束的反射回波, 用主声束轴线声束计算, 所以得到的深度指示比实际深度变小。这就是深度指示会小于板厚而不是大于板厚的主要原因。
3.1 焊缝中的上述回波为非缺陷回波, 是探头下扩散角内的某一声束在焊缝表面的反射波。
3.2 无论斜探头角度多大, 焊缝表面的这类回波都有可能存在。但是否出现及其反射波幅度高不高主要取决于有效反射面的大小、方向、形状和粗糙度等。
3.3 无论是薄板还是中厚板焊缝也无论是V型坡口还是X型坡口焊缝均可能存在此回波。而且工件厚度和探头角度越大, 此类回波的现象越明显。
3.4 凡遇到此类按常规定位方法定位于熔合线附近或母材内的回波, 都应慎重对待, 需要认真的观察焊缝外形, 更换探头角度, 双面双侧检测, 精确定位分析, 必要时打磨焊缝表面等, 以免造成误判。
摘要：焊缝根部区域结构复杂, 反射回波杂乱, 是未焊透和裂纹的产生处, 是超声波检测的重点和难点。本文结合现场实践对焊缝超声波检验时根部经常出现一种典型非缺陷回波进行分析论证, 进而避免了超声波检验的误判。
关键词：焊缝,超声波检验,根部回波,措施
参考文献
[1]施克仁.无损检测新技术[M].北京:清华大学出版社, 2007.
典型缺陷 篇5
关键词：复合绝缘子,典型缺陷,检测方法,研究现状
0 引言
绝缘子在电力系统尤其是输电线路中具有不可替代的作用,主要功能包括机械固定和电气绝缘,其运行性能影响到整条输电线路乃至整个电力系统的安全运行,复合绝缘子具有质量轻、防污闪能力强、维护方便、制作过程精简等诸多优良特性自20世纪50年代被发明以来,复合绝缘子在世界各国电网中得到广泛应用。目前,我国电力系统当中投入使用的复合绝缘子已经有上千万支,其中,电压等级在110 kV以上的复合绝缘子的挂网运行数量已经超过了500万支,位居世界首位,远远超过第二位的美国。近年来,部分已投运的复合绝缘子使用
一段时间后,出现了内部绝缘性能劣化乃至整体击穿等问题,有些甚至已经引发质量事故,给电力系统造成了巨大经济损失。造成事故的主要原因,为绝缘子制造工艺存在问题以及复合绝缘子性能老化[1,2]。
复合绝缘子出现的主要问题为护套和芯棒脱离、护套内部出现气孔或者断层、芯棒裂痕和断裂等缺陷。研究表明存在缺陷的复合绝缘子的电场分布很不均匀,在缺陷处出现明显的电场畸变,电场畸变处会进一步产生局部放电,使复合绝缘子性能劣化,影响输电线路安全,造成运行事故,给电力系统带来巨大经济损失。
目前行业内针对复合绝缘子缺陷的检测方法主要分为带电检测方法和不带电检测方法2大类。其中带电检测方法包括红外检测法、紫外检测法、电场法、光纤传感器法、陡波实验法、微波法和激光诱导荧光器法等;不带电检测方法主要包括机械法、声波和超声波检测法以及X射线检测法等[3]。
1 复合绝缘子芯棒典型缺陷的带电检测技术
1.1 红外检测法
在带电情况下,红外成像技术根据复合绝缘子不同部位的发热情况来判断复合绝缘子存在的缺陷[4,5,6]。
造成复合绝缘子发热的因素主要包括由缺陷引起电场过分集中而产生的极化损耗和局部放电,以及由绝缘子表面劣化产生过大的泄漏电流,泄漏电流集中在劣化部分。复合绝缘子由于材料老化及芯棒断裂等造成的气隙和碳化通道的端部会产生局部放电引起局部温度上升,该种情况比较容易检测;但对护套脱粘和复合绝缘子表面裂缝等缺陷,只有当满足一定的外界条件时,如较大的环境湿度,才会引发电晕,使得该种情况不易检测。
目前红外线检测技术已经在部分地区进行了实际应用。2001年8月,佛山供电公司对由红外成像仪检测到的温度异常的7支复合绝缘子进行工频耐压实验,其中5支发生局部放电或击穿。2002—2005年期间华北电网利用机载红外成像设备对华北地区进行直升机巡航作业,对发现的发热异常的复合绝缘子进行复测,发现大部分复合绝缘子的红外成像仪检测结果正确,小部分复合绝缘子则由于运行环境的原因造成了误判,现场检测成像图如图1所示。
红外检测法的优点为可以进行远距离检测、工作量小、操作安全度高;缺点为对复合绝缘子表面裂缝和芯棒界面气隙的检测效果不好,且易受到环境因素如湿度、污秽等影响而出现较小比例的误判
1.2紫外检测法
在带电情况下,紫外检测法根据复合绝缘子不同位置的稳定电晕放电对复合绝缘子缺陷进行检测[4,6,7]。
造成复合绝缘子稳定电晕放电的原因包括长时间老化造成的碳化通道和蚀损以及受潮的芯棒表面裂缝等。碳化通道和蚀损所造成的稳定电晕放电比较容易检测;而受潮的芯棒表面裂纹引起的电晕放电受到污秽绝缘子受潮引发污闪的影响,造成检测比较困难。紫外检测法对检测环境要求较高,当环境湿度较大时,稳定电晕放电容易发生;当环境光线较暗时检测效果更加明显。
目前紫外检测法在部分地区已经得到了实际应用。华东电网有限公司和华东电力试验研究院的周建国、傅晨钊等人将紫外计数也即紫外电晕检测仪每分钟内测得的紫外光子数作为电晕活动强度的表示,对复合绝缘子进行了绝缘子均压环不良、复合绝缘子芯棒护套破损、复合绝缘子憎水性下降、绝缘子污秽等问题的模拟和检测实践,验证了紫外成像在绝缘子多种缺陷和故障检测中的积极作用,其中芯棒护套破损的检测成像图如图2所示。湖南省电力试验研究院的雷红才和华中科技大学的臧春艳等人采用紫外成像检测手段观测了不同环境条件下不同破损程度的绝缘子在破损位置不同时的紫外图像[8],如图3所示。试验结果表明,紫外成像仪能有效检测到部分绝缘子的破损缺陷,尤其对靠近高压侧除第1片外的部分单片绝缘子缺损、连续2片或不连续2片绝缘子缺损的情况检测效果良好。
紫外检测法的优点为检测距离远,对于可以引起稳定局部电晕的碳化通道及蚀损缺陷检测效果良好;缺点为检测类)型受限.除上述缺陷外,其余缺陷应用该检测方法均不易检出;另外,紫外检测方法对于检测环境的要求也较高,使用不便。因此,目前紫外检测法主要应用于复合绝缘子电晕放电的检测,对复合绝缘子局部缺陷的检测起到辅助作用。
1.3 电场法
电场法通过检测复合绝缘子轴向电场强度是否存在畸变来检测内部导通性缺陷及缺陷的位置[5,9]。
当复合绝缘子有导通性缺陷时,其电场分布在复合绝缘子导通性缺陷处会发生畸变,电势走势出现一个“小平台”。通过将缺陷绝缘子的电场分布曲线和正常复合绝缘子的电场分布曲线进行比较,进而判断复合绝缘子导通性缺陷所在位置和导通性缺陷长度[10,11]。
华北电力大学的程阳春等人利用电场法分别在实验室中对人工制造的导通性缺陷和在现场对正在运行的复合绝缘子进行了检测,实验示意图如图4所示。检测结果表明,电场法对于复合绝缘子存在的导通性缺陷具有良好的检测效果。
加拿大和我国等多名学者还对电场法的故障灵敏度进行了测试,检测结果表明:检测灵敏度与缺陷处电场的畸变程度有关,电压等级越高、缺陷位置越接近高压端,检测灵敏度越高;而均压环的存在可使缺陷处的电场畸变减弱,从而降低电场法的检测灵敏度。另外,检测灵敏度还会受到其他可以改变电场畸变程度的环境因素的影响,如湿度和伞裙表面积污等。
电场法的优点在于对复合绝缘子存在的导通性缺陷的位置和长度检测效果良好,检测灵敏度高;缺点在于对低电压等级、无均压环的复合绝缘子存在的导通性缺陷的检测效果不好,且常需登塔操作,不及上述2种检测方法方便。
1.4 光纤传感器法
复合绝缘子出现损伤后芯棒上的应力、温度分布将发生变化。光纤传感器法通过在复合绝缘子芯棒基体内植入布拉格光栅,利用其反射光的特征波长受温度、应力影响的特性,实现对温度和应力影响的带电检测,并以此来检测绝缘子的损伤情况[5]。
国网电力科学研究院的实验室模拟试验和实际挂网运行结果表明,10 kN轴向拉力下对芯棒裂纹深度的检测精度可以达到4 mm。
光纤传感器的优点为内部温度对缺陷的指示作用更强、灵敏度更高,而应力检测有利于防止脆断发生;缺点为检测精度易受到覆冰、风偏等天气因素的影响。
1.5 微波法
以一定的入射角度,向复合绝缘子发射微波,微波在硅橡胶、环氧树脂及二者交界面发生折反射。不同介质对同一频率的微波具有不同的折射率与反射率,不同介质的空间分布会影响反射信号的强度分布。通过检测复合绝缘子不同部位反射信号的强度分布,可以判断复合绝缘子中存在缺陷的类型及缺陷位置[6,7]。
国外的Qaddoumi N等人利用搭建的检测系统可以检测到芯棒内部宽1.5 mm的金属杂质、直径2mm的气泡,利用可移动的探头可以进行缺陷定位。清华大学的王黎明等人将近场微波法的检测精度提高到了0.4 mm。当探头距样品表面距离为3mm时,反射信号强度随检测点位置的变化曲线如图5所示。微波检测法适用于多种不同的缺陷类型,且对芯棒和护套之间脱粘形成的气隙的检测效果尤其显著。
微波法的优点为准确度较高,可对多种缺陷进行非接触检测,其中对护套脱粘的检测效果尤其明显;缺点为微波对金属的穿透力较弱,对金具及金具压接处的缺陷检测效果不明显。
1.6 陡波试验法
陡波试验法通过对绝缘子施加高幅值电压陡波,在复合绝缘子外部不发生闪络的情况下使绝缘子内部承受高幅值电压,通过判断不同幅值电压下绝缘子的击穿状况来判断缺陷类型[12]。
陡波试验法已广泛使用于复合绝缘子的设计试验和抽检试验项目当中。其优点为可以有效检测护套与芯棒脱粘、金具端部缝隙等缺陷;缺点为检测破坏性大,试验后的绝缘子不能再继续使用
2 复合绝缘子芯棒典型缺陷的非带电检测技术
2.1 机械法
机械法主要用来检测复合绝缘子的机械性能尤其是其抗拉性能。当复合绝缘子芯棒存在气泡、杂质、裂缝等缺陷时,其机械性能将受到严重影响,更容易在工程实际中被拉断
2.2 超声波法
超声波法根据不同介质对超声波的折反射特性差异,通过向复合绝缘子发射超声波,并接收其回波。通过回波的波形特征或幅值的变化来判断缺陷位置和类型。
华南理工大学的谢从珍等人利用频率范围0.5～10 MHz的超声波探伤仪来判断复合绝缘子的护套脱粘和气孔缺陷情况,并给出了脱粘、气孔等缺陷的典型波形,其中脱粘的波形图如图6所示[13,14]。
清华大学的梁曦东等人研制了一种用于芯棒脆断裂纹检测的超声探头,以超声纵波斜入射芯棒脆断横截面,对芯棒脆断时裂纹的扩展过程进行检测,得到了芯棒脆断裂纹发展过程中超声脉冲回波幅值的变化情况[15]。当芯棒脆断到出现一定大小的裂纹时,超声脉冲回波法能够检测到裂纹并反映裂纹的发展过程[16]。
2.3 X射线法
X射线具有很强的穿透力,在推荐参数下,通过对缺陷复合绝缘子发射X射线,将透射图像在X射线成像仪上进行显示,来观测复合绝缘子内部存在的护套脱粘、芯棒裂缝等典型缺陷。
华北电力大学的闫文斌、李卫国等人利用云南电力试验研究院开发研制的基于X射线的电力设备数字成像透视检测系统对复合绝缘子进行透视检测。通过检测试验,得到复合绝缘子典型缺陷的清晰可见的透射图像,其中伞套与芯棒间存在的气隙透视图如图7所示[17,18]。
X射线检测法的优点为所获X射线成像图上复合绝缘子内部结构直观可见、缺陷类型及其位置清晰可辨、护套厚度芯棒直径等可测,对诸多缺陷尤其是芯棒断裂具有一定的诊断能力;缺点为对护套与芯棒脱粘缺陷的检测只有当脱粘处气隙达到一定程度时才可以检出。
3 结语
复合绝缘子因其独特的优势在电力系统中得到了广泛应用。近年来,由复合绝缘子典型缺陷尤其是芯棒缺陷造成的输电线路事故频发,国内外专家学者针对复合绝缘子尤其是芯棒部分存在的典型缺陷提出了诸多检测方法。目前,复合绝缘子典型缺陷的检测方法主要可以归纳为带电检测方法和不带电检测方法。带电检测法主要包括紫外线检测和红外线检测方法,多应用于复合绝缘子缺陷的现场检测,精度相对较低,主要用以评估运行中复合绝缘子的受损严重程度;不带电检测方法主要以声波、超声波和X射线可视化检测法为主,精度相对较高,对缺陷类型和缺陷位置的检测效果较好,主要用于复合绝缘子的定期抽检和出厂检验。
典型缺陷 篇6
尽管六氟化硫开关具有大修周期长、维护工作量小的优点, 但并不是绝对意义上的免维护。因为六氟化硫开关配用的操动机构和常规设备配用的机构一样需要经常维护;触头系统和喷口当短路电流开断次数或短路电流累计开断值达到某一定值以后, 触头系统和喷口烧损到不能正常使用时, 也需要检修或更换触头和喷口;气体密封材料存在老化问题;六氟化硫气体也会因分解和渗漏缓慢损失。所以六氟化硫开关还是需要检修和维护的, 只是大修周期可以长一些。
1 密度控制器发报警信号
(1) 密度控制器动作值出现误差, 误发报警, 联系厂家进行调整或更换。
(2) 断路器本体漏气, 联系厂家处理。
(3) 二次接线出现故障, 检查二次回路。
(4) 冬季气温过低时, 压力高的断路器罐体内气体液化。表现为夜间气压异常报警甚至闭锁, 而白天温度回升时气压指示又可以恢复正常。此种情况下不能补气。
2 拒合或合闸速度偏低
(1) 合闸铁芯行程小, 吸合到底时, 定位件与滚轮不能解扣, 调整铁芯行程。
(2) 短时间内连续多次进行合闸操作, 使线圈发热, 合闸力降低。
(3) 控制回路没有接通, 对控制回路进行检查。
(4) 合闸弹簧发生永久形变, 合闸功不足联系厂家处理。
(5) 辅助开关未转换或接触不良, 要进行调整, 并检查辅助开关的触点是否有烧伤, 有烧伤要予以更换。
(6) 合闸线圈断线或烧坏, 应更换。
(7) 合闸铁芯卡住, 应检查并进行调整。
(8) 电源压降过大, 合闸线圈端电压达不到启动电压值, 此时应检查直流电源。
(9) 扇形板与半轴的扣接量过小, 应调整到合格范围内, 或扇形板与半轴扣接处有破损应予以更换。
(10) 合闸定位件或凸轮上的滚轮热处理硬度偏低, 有变形现象, 应予以更换。联系厂家处理。
(11) 扇形板松动, 将固定螺钉进行紧固。
(12) 有卡阻现象, 要进行慢动作检查或解体检查, 找出不灵活部位重新装调。联系厂家配合处理。
3 拒分
(1) 半轴与扇形板调整不当, 扣接量过大。
(2) 控制回路没有接通, 对控制回路进行检查。
(3) 辅助开关未转换或接触不良, 要进行调整, 并检查辅助开关的触点是否有烧伤, 有烧伤要予以更换。
(4) 分闸铁芯未完全复位, 要检查分闸电磁铁装配是否有阻滞现象, 如有应排除。
(5) 分闸线圈断线或烧坏应予以更换。
4 合闸弹簧储能不到位
(1) 接触器触点接触不良, 应予调整。
(2) 行程开关切断过早, 应予调整;并检查触点是否烧伤, 有烧伤要予以更换。
(3) 对控制回路进行检查, 有接错、断路、接触不良等问题应进行针对性处理。
(4) 检查机构储能部分, 有无卡阻、零部件破损等现象, 如有上述现象, 联系厂家配合处理。
(5) 储能电机空转, 首先检查棘轮是否随电机一起转动, 棘爪位置不当、棘爪磨损、棘爪弹簧拉力不足以及冬季机构润滑脂冻结造成棘爪不返回等情况都会导致棘爪不能够可靠限位而造成电机空转。其次应检查电机与滚轮的间隙, 该间隙过大则凸轮不随电机转动导致电机空转, 应调整电机固定螺栓来调整电机高度。另外电机线圈匝间短路会引起电机出力不足, 不能拉动弹簧而造成空转, 应在完成前面的检查项目考虑该原因的可能性, 必要时更换电机。
5 漏气缺陷的处理
(1) 原则上对存在漏气缺陷的断路器应及时补气, 保证设备的安全可靠运行, 及时联系厂家进行缺陷处理。
对存在漏气缺陷的断路器, 在保证安全的前提下可对基座、气体连接管路、密度计等下部单元进行检漏, 若不能保证工作安全应联系停电。
发现漏点应进行针对性的处理或元件更换, 确有需要可根据厂家技术人员的要求并结合现场实际及环境温度等条件综合考虑, 上报公司有关部门以决定是否进行断路器的整体更换。
(2) 气体检漏应注重的关键部位。
(1) 焊接件质量有问题, 焊缝漏。
(2) 铸件表面漏气, 有砂眼。
(3) 密封圈老化或密封部位的螺栓松动。
(4) 气体管路连接处漏气。
(5) 内附CT接线板损坏漏气, 更换接线板。
(6) 瓷套漏气, 需更换瓷套。
6 水分超标
6.1 SF6气体微水超标的原因
(1) SF6气体新气的水分不合格。造成新气不合格的原因, 一是制气厂对新气检测不严格, 二是运输过程中和存放环境不符合要求, 三是存储时间过长。
(2) 断路器充入SF6气体时带进水分。断路器充气时, 工作人员不按有关规程和检修工艺操作要求进行操作, 如充气时气瓶未倒立放置;管路、接口不干燥或装配时暴露在空气中的时间过长工等导致水分带进。
(3) 绝缘件带入的水分。厂家在装配前对绝缘未作干燥处理或干燥处理不合格。断路器在解体检修时, 绝缘件暴露在空气中的时间过长而受潮。
(4) 吸附剂带入的水分。吸附剂对SF6气体中水分和各种主要的分解物都具有较好的吸附能力, 如果吸附剂活化处理时间短, 没有彻底干燥, 安装时暴露在空气中时间过长而受潮, 吸附剂可能带入数量可观的水分。
(5) 透过密封件渗入的水分。在SF6断路器中SF6气体的压力比外界高5倍, 但外界的水分压力比内部高。例如, 断路器的充气压力为0.5MPa, SF6气体水分体积分数为30×10-6, 则水的 (下转第84页) (上接第40页) 压力为0.5×30×10-6=0.015×10-3MPa, 外界的温度为20℃时, 相对湿度70%, 则水蒸气的饱和压力为2.38×10-3×0.7=1.666×10-3MPa, 所以外界水压力比内部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍。而水分子呈V形结构, 其等效分子直径仅为SF6分子的0.7倍, 渗透力极强, 在内外巨大压差作用下, 大气中的水分会逐渐通过密封件渗入断路器的SF6气体中。
(6) 断路器的泄漏点渗入的水分。充气口、管路接头、法兰处渗漏、铝铸件砂孔等泄漏点, 是水份渗入断路器内部的通道, 空气中的水蒸气逐渐渗透到设备的内部, 因为该过程是一个持续的过程, 时间越长, 渗入的水份就越多, 由此进入SF6气体中的水份占有较大比重。
6.2 SF6气体含水量的控制措施
(1) 控制SF6新气质量关;
(2) 控制绝缘件的处理关;
(3) 控制密封件的质量关;
(4) 控制吸附剂的质量关;
(5) 控制充气的操作关;
(6) 加强运行中SF6气体检漏关;
(7) 加强运行中SF6气体微水量的监视测量关。
6.3 SF6断路器含水量超标的处理办法
(1) 联系厂家更换或干燥气体, 必要时更换吸附剂。
(2) 在现场更换吸附剂时, 要注意以下事项:
(1) 吸附剂在安装前进行活化处理;
(2) 应尽量缩短吸附剂从干燥容器或密封容器内取出直至安装完毕之间的时间, 一般不应超过15min;
(3) 吸附剂安装完毕后, 一般不超过30min, 应立即抽真空。
(3) 抽真空, 更换或干燥SF6气体。
7 SF6气体的充气方法
为了保持断路器内部的干燥, 一般断路器在出厂前其内部都充有0.03MPa~0.05MPa的SF6气体。如果现场检查SF6断路器压力明显低于出厂时压力, 需要抽真空, 达到40Pa时再连续抽0.5小时 (抽真空时应止真空泵突然停止或因误操作而引起倒罐事故) , 然后才能充气。如果压力保持不变, 不必抽真空, 可直接充入合格的SF6气体至说明书要求的标准压力值 (20℃表压) 。
8 结束语
总之, 随着检修维护经验的不断积累, 以及科学技术的发展, SF6高压断路器的检修维护工作也会日趋标准化、规范化、科学化, 如此, 则电网的安全运行水平也会大大增强, 所有这一切, 都会进一步提高我国的供电质量, 为企业和老百姓带来更大的便利。
参考文献
[1]金耀珠, 刘汉梅, 朱芳菲.六氟化硫电气设备气体管理和检测导则[M].北京:中国计划出版社, 1996
[2]王娟.SF6断路器优缺点的分析[J].农村电工, 2007, 8:31-33