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交联聚乙烯（XLPE）在生产、敷设、运行过程中会受到多种环境或人为因素影响，产生不同尺度的结构缺陷，进而影响XLPE的电气性能。本文对XLPE电力电缆中常见的分子缺陷、聚集态结构缺陷与宏观气隙缺陷进行了重构，并结合X射线衍射测试（XRD）与太赫兹时域光谱（THz-TDS）的透射和反射模块对3种尺度的缺陷进行了表征。结果表明：太赫兹时域光谱的幅值、相位信息分别表现出关于极性分子与聚集态结构变化的敏感特性；通过太赫兹时域光谱透射与反射模块的联用技术，精准识别并计算出内部气隙缺陷的位置及尺寸，实现了对不同尺度缺陷的无损检测。