GIS內(nèi)部擊穿時，將產(chǎn)生一個較陡的電流脈沖，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，放電電流會使GIS外殼產(chǎn)生聲信號。超聲波傳感器就是檢測這種放電產(chǎn)生的聲信號，通過幅值大小的比較，對耐壓擊穿位置進行定位。

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)射信號幅度的變化范圍也很大，從10m的微觀位錯運動到lm量級的地震波。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)材料變形和斷裂時有聲發(fā)射發(fā)生，但許多材料的聲發(fā)射信號強度很弱，人耳不能直接聽見，需要借助靈敏的電子儀器才能檢測出來。用儀器探測、記錄、分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(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終傳播到達材料的表面，引起可以用聲發(fā)射傳感器探測的表面位移，這些探測器將材料的機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，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，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，如位錯運動、孿生、裂紋萌生與擴展、斷裂、無擴散型相變、磁疇壁運動、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)射信號進行分析與推斷以了解材料產(chǎn)生聲發(fā)射的機制。

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)備耐壓試驗擊穿故障產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，對GIS設(shè)備的擊穿位置做出準(zhǔn)確的判斷。