loading脉冲电声法测试系统技术要求
A.1 测试系统结构
挤包绝缘电缆脉冲电声法测试系统应包括电极系统、激励电脉冲、信号采集系统及相关组件。测试系统可按图1示意图布置。
图A.1 脉冲电声法测试系统示意图
A.2 组部件要求 A.2.1 电极系统
测量电极应配备紧固构件，满足空间电荷测试中对电缆试样施加均匀界面压力的要求，且应充分保证测量电极表面的平整度和光滑度。 A.2.2 激励电脉冲
激励电脉冲应具有输出重复频率脉冲的特征，重复频率由系统信噪比水平决定，一般不低于100Hz；输出阻抗宜为50?，以适应测试系统中电脉冲信号传输的阻抗匹配要求。
可选的激励电脉冲注入方式如下：
a）高压耦合脉冲注入法
采用高压耦合脉冲注入法时，脉冲作用于独立的外置耦合电容，并通过电容耦合方式从电缆端部导体纤芯注入。由于电脉冲在长同轴电缆中存在反射和幅值衰减的特性，因此该注入方式不推荐应用于对电缆长度有较高要求的预鉴定试验和型式试验中的空间电荷测量。
b）脉冲外半导电层局部剥离注入法
采用脉冲外半导电层局部剥离注入法时，脉冲作用于电缆外半导电层，脉冲通过半导电层耦合注入，适用于电压等级较高，长度较长的电缆开发性试验中空间电荷测量。
c）脉冲测量电极注入法
采用脉冲测量电极注入法时，将脉冲作用于对地隔离的悬浮测量电极，脉冲通过测量点电缆本体电容耦合注入，适用于电压等级较高，长度较长的电缆预鉴定试验和型式试验中空间电荷测量。
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A.2.3 信号采集系统
信号采集系统由压电传感器、放大器、示波器及必需的连接线缆组成。 A.2.4 其他组部件
其他组部件的要求如下：
a）采用高压耦合脉冲注入法时，耦合电容宜为外置集中电容，推荐值1~10 nF；采用脉冲外半导电层局部剥离注入法或脉冲测量电极注入法时，耦合电容为电缆本体耦合电容，耦合电容值由电缆本体特征阻抗决定。
b）保护电阻耐压值应高于预定施加的直流电压，功率不应小于试样短路时的高压直流电源最大输出功率。
c）屏蔽盒宜采用铝或黄铜材料制作。
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附录 B （资料性附录） 数据反卷积
B.1 数据反卷积原理
由于声波在不同材料（如电缆试样、测量电极、压电传感器、声吸收层）界面间的声反射荷测试系统的带宽限制，脉冲电声法测试系统检测的电压信号存在信号畸变现象，见图B.1。这类信号畸变可作为测量设备的系统误差，并利用反卷积技术消除。检测的电压信号us(t)可表示为系统的脉冲响应函数h(t)和空间电荷分布ρ(t)的卷积形式（B.1）：
us(t)?h(t)??(t)??h?t????(?)d? (B.1)
????确定测试系统的脉冲响应函数h(t)后，即可通过反卷积运算获得空间电荷分布ρ(t)。将时域信号变换到频域后，卷积形式可表示为（B.2）：
Us(f)?R(f)?H(f) (B.2)
式中：Us(f)、R(f)和H(f)分别是us(t)、ρ(t)和h(t)经傅利叶变换后的频域形式。脉冲响应函数H(f)又称为测试系统传递函数。
数据反卷积即根据公式（B.2）消除测试系统响应R(f)，计算空间电荷分布的数字处理技术。
图B.1 脉冲电声法测量信号畸变示意
B.2数据反卷积方法与要求 B.2.1 数据反卷积方法
数据反卷积计算应先由参考信号计算测试系统响应函数h(t)。实际应用中，应对电缆试样施加较低的直流电压，试样内不发生空间电荷积累，此时测试系统测量得到的参考信号仅反映电极界面电容电荷信号。由于声波在试样中传播发生衰减与色散现象，靠近测量电极的界面电荷峰信号失真较小，宜用于计算测试系统响应函数。
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由于测试系统的带宽以及示波器采样时间?s的限制，实际测量得到的电极界面电容电荷?(ro)具有分布式特征，表现为测量测量电极处体电荷密度?(ro)，见图B.2。且二者满足以下关系（A.3）：
?(ro)??(ro)?1 (B.3) ?s?vsa根据公式（B.2）电极界面电荷电容与参考信号Vr(f)满足关系：
Ur(f)?R0(f)?H(f) (B.4)
式中：R0(f)是感应电荷ρ(t)的傅利叶变换后的频域形式，可按照公式（B.5）计算。
R0(f)??(ro)??(ro)?Udc11 (B.5) ??0?r??s?vsabln(b/a)?s?vsaΔx=?s?vsa 面电荷密度σ(ro)
体电荷密度ρ(ro)
图B.2 电极界面电容电荷与体电荷
式中：b，a分别为电缆绝缘内径和外径尺寸，Udc为测量参考信号时施加的直流电压。 根据公式（B.4）和（B.5）可确定测试系统响应函数H(f)。
当试样内存在空间电荷积累时，可按照公式（B.6）计算得到空间电荷分布的频域形式R(f)。
R(f)?Us(f)U(f) (B.6) ?R0(f)?sH(f)Ur(f)B.2.2 数据反卷积要求
a）应采用低通滤波器抑制数据反卷积中可能的高频发散现象； b）低通滤波器的截止频率应与测试系统空间分辨率对应频率相近。
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附录 C （资料性附录） 信号衰减与色散补偿
C.1 衰减与色散补偿原理
挤包绝缘直流电缆脉冲电声法空间电荷测量中，由于电缆同轴结构及较大的绝缘厚度，声波脉冲在试样中传播时发生幅值减小和相位变化的现象，在不同材料中的声衰减和色散效应分别用声衰减函数?( f)和声色散函数?( f)表征。为简化说明这一效应，本标准忽略了高压直流电缆线芯和挤包绝缘层之间的半导电屏蔽层，电缆绝缘结构简化示意见图C.1。本标准所涉及的电缆空间电荷测试仍属于一维方向的空间电荷测试范畴，因此仅涉及图示径向方向（即r方向）测量信号的处理。
绝缘层0线芯abr 图C.1挤包绝缘高压直流电缆简化结构示意图
试样中任意位置r处声波信号传播后，由于衰减与色散效应，被放大器测得的信号失真。原始信号U(r,f)与放大器测得的信号U0(r,f)满足关系：
(C.1)
脉冲电声法空间电荷测量中的衰减与色散补偿，即根据公式（C.1）消除衰减与色散效应的影响，获得原始未失真的信号。
C.2衰减与色散函数计算
电缆绝缘无空间电荷积累时，绝缘中任意位置r处电场分布为：
(C.2)
放大器输出的电压信号U(r,f)与绝缘内电场E(r)的关系满足：
(C.3)
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