Page 87 - 《应用声学》2025年第1期

第 44 卷 第 1 期 方春华等： 高压电缆终端铅封缺陷超声图像卷积神经网络识别 83

硅橡胶薄膜、铝壳和注水孔四部分组成。铝壳可以 股份有限公司提供，设备的型号为 PA22X；超声相
固定超声相控阵探头，其下端具有适应铅封曲率的 控阵探头的型号为4L16-1.0*10。
弧度，可以与铅封表面进行有效耦合；硅橡胶薄膜固
定在铝壳下方，起到密封的作用；通过注水孔向柔性
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耦合装置中注水，能够使柔性薄膜鼓起，可以直接将
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装置放置在铅封表面进行缺陷图像获取。
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图 4 相控阵超声柔性水囊耦合装置
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Fig. 4 Ultrasonic phased array flexible water bag
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coupling device
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本文通过实验采集了大量的高压电缆终端铅
封图像样本，根据超声图像的特征来判断铅封是否
有缺陷及其缺陷类型。将采集到的铅封超声图像分
为四种类型，分别是：铅封无缺陷、铅封内部缺陷、铅
封层间缺陷以及铅封内部与层间缺陷并存。通过前

期采集、筛选处理后一共有 144 张电缆终端铅封超
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声图像样本，采集的铅封缺陷图像部分样本如图 6
图 3 电缆终端铅封试样
所示。为了提高铅封缺陷识别模型的泛化能力，使
Fig. 3 Lead sealing sample of cable terminal
用随机翻转和随机旋转等方法来进行数据增强，扩
如图 5 所示，搭建了电缆终端铅封缺陷检测实 充后的数据库一共有 1728 张电缆终端铅封缺陷图
验平台，主要由超声探头、柔性耦合装置、电缆终端 像样本，其中包含无缺陷样本 276张，仅存在内部缺
铅封样品、电源、数字控制器和显示系统组成。本次 陷样本 492 张，仅存在层间缺陷样本 552 张，内部缺
实验用的超声相控阵检测设备是由汕头超声电子 陷与层间缺陷同时存在样本408张。

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图 5 电缆终端铅封缺陷检测平台
Fig. 5 Cable terminal lead seal defect detection platform