基于NDIR技术的高压组合电器中CF4气体检测方法研究

为了实现对高压组合电器GIS气室中CF_4气体的在线实时检测,完善基于气体化学成分分析实现对高压电气设备缺陷诊断,应用非分散红外(NDIR)技术设计了一种光学CF_4气体传感器。系统采用单光束双波长结构,确定了折返光路气室类型,提高系统灵敏度。硬件方面,采用具有多路12位精度的模数转换器高性能单片机,进一步提高检测精度。多组分配气系统实验测试结果显示:不同体积分数的CF_4气体在RBF-PSO算法温度补偿前后传感器测试的最大示值误差分别为7.93%、1.20%;对不同体积分数的CF_4气体量程标定测试时的参比信号幅值与测量通道信号幅值的比值SB/SA进行指数拟合,非线性相关度R2为0.999 3;传感器重复性平行实验显示RSD分别为0.87%、0.44%、0.32%。综上,验证了该CF_4传感器在测量范围、抗干扰能力、检测精度及重复性等方面的优势。     

TDLAS技术对SF6背景下痕量CO气体的测量

实施高压开关气室SF_6气体的检测,对基于气体化学成分的分析,实现SF_6电气设备缺陷诊断意义重大。通过对CO气体在近红外波段的红外吸收光谱进行Lorentz仿真拟合,4 297.74 cm~(-1)处吸收较强且无其它SF_6气体分解产物的影响,因此选用中心波长为2.326μm的NP-DFB激光器结合自制的10.5 m多次反射Herriott光程池,利用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)中的直接吸收技术,实现了对SF_6背景下不同浓度的CO气体检测。结果显示系统的信噪比为174,最低检出限为8.58×10~(-6),系统的线性度一致性良好,拟合系数为0.993,浓度反演测量最大绝对误差为10.4×10~(-6),相对误差为2.6%。该系统可为实现气体绝缘封闭开关设备中CO气体无损检测提供一种新颖的方法及可靠的实验依据。     

4-甲基六氢苯酐固化双酚A型环氧树脂热解的分子动力学模拟

采用ReaxFF分子动力学方法模拟4-甲基六氢苯酐(4-MHHPA)固化的双酚A型环树脂(DGEBA)在不同温度下的分解特性。结果表明:C-O的断裂是环氧树脂热解主要的引发反应,CO_2、HCHO、CO、H_2O是环氧树脂热解过程中主要的小分子气态产物。CO和H_2O的分子数量随着温度的升高而增加,而CO_2的分子数量反而减少,高温条件下有利于CO和H_2O的形成。根据分子模拟轨迹,阐述了CO_2和H_2O的形成机理。SF6背景下热解实验结果显示,330℃时采集到明显的CO_2谐波吸收信号,温度高于400℃之后H_2O的谐波吸收信号明显增大,H_2O的产出时间明显滞后于CO_2,与模拟结果一致。     

紧凑型激光微水传感器的设计与研究北大核心CSCD

设计研究了一种基于可调谐激光吸收光谱技术的微量水蒸气浓度检测传感器,内置有红外激光器、气体池、探测器、温压传感器、电路板等模块,传感器外形尺寸3 cm×3 cm×20 cm。选用水蒸气在近红外v_(2)+v_(3)谱带内1368.6 nm附近吸收线为待测谱线,结合软件锁相和SG滤波技术,实现对水蒸气的快速、准确测量。搭建了微量水蒸气浓度发生装置及校准测试实验系统,以高精度镜面露点仪为标准表进行校准测试,结果表明,传感器对水蒸气体积比浓度的测量范围达0~2000 ppm,与标准表相比较的相对测量误差在-5.53%~1.84%之间,系统的最小检出限达10 ppm,响应时间小于7 s。该传感器性能指标满足在高压开关、氢冷发电、化工、制药等多个行业对湿度检测的要求,相比于传统湿度检测方法,具有测量准确度高、速度快、结构紧凑等优点,可为相关行业发展提供重要技术手段。     

SF_6纯度与分解产物检测仪

针对电力行业对于SF6纯度和分解产物精确测量的需求,设计一种SF6纯度与分解产物检测仪。检测仪集成数字式红外SF6纯度传感器和H2S、SO2、CO电化学传感器,电化学传感器输出的模拟检测信号经A/D转换后同SF6纯度传感器输出的数字检测信号一起送至主控芯片STM32F103进行数据处理和控制。完整的软件架构使检测仪具有校准、存储、查询、通信等功能,温度补偿和传感器信号矩阵算法保证了其测量准确度。试验结果表明,该检测仪SF6纯度测量相对误差≤0.04%,分解产物测量相对误差≤2.0%。     

高压组合电器中SF6分解产物SO2F2红外吸收特性及其检测传感装置研究

特高压硫酰氟(SO_2F_2)气体作为气体绝缘全封闭组合电器(GIS)气室中六氟化硫(SF_6)分解产物的特征组分,对其进行检测分析可实现GIS设备的早期潜伏性故障识别。搭建光程池温度、压强可调的傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)系统,利用FTIR实验及HITRAN数据库得到的吸收谱线参数,对SO_2F_2气体的红外吸收谱线及其交叉干扰特性进行分析,选取中心波长2 763 cm~(-1)位置作为SO_2F_2气体的特征吸收峰,并对SO_2F_2在该波段位置附近受温度和压强影响的红外吸收特性进行研究。结果表明:HITRAN数据库模拟仿真红外光谱与实验数据吻合较好;当压强在50～300 k Pa范围内变化时,SO_2F_2气体在2 710～2 810 cm~(-1)波数范围内的峰值吸收系数随着压强的增加而增大,2 763 cm~(-1)位置吸收系数随压强的变化率为0.002 4 cm~(-1)/k Pa,增加压强可以提高气体检测灵敏度;当温度在298～338 K范围内变化时,SO_2F_2气体在2 710～2 810 cm~(-1)波数范围内的峰值吸收系数随着温度的升高而减小,2 763 cm~(-1)位置吸收系数随压强的变化率为0.002 cm~(-1)/K。分析结果对GIS设备故障SF_6分解产物SO_2F_2的红外光学检测技术研究具有重要意义。     

基于标准气体的多参量SF_6检测仪器校验技术研究

为解决目前SF_6检测仪器校验所需标准物质多、工作量大且效率低的问题,研究一种基于标准气体的多参量SF_6检测仪器校验技术。同时考虑提高校验装置集成自动化水平,设计开发了一套一体化智能校验平台,以计算机控制为核心,控制多组分动态配气装置配制校验用标准气体,对SF_6气体分解产物分析仪、纯度仪、检漏仪进行校验;控制湿度发生装置配制一定湿度的恒湿气体,对SF_6气体微水仪进行校验;控制空气质量监测系统实时监测实验室环境,一旦有气体泄漏及时声光报警并启动风机,保障试验环境安全。开发的校验平台能够开展多参量SF_6气体检测仪器校验工作,检验效率高,可保证被校验仪器的测量准确性和可靠性。     

利用TDLAS技术检测SF6高压开关中的HF气体

介绍了一种可基于TDLAS技术的用于检测SF6高压开关中HF气体浓度的仪表,采用了电流调谐的方法,使用锁相放大器进行检波,并引入了三光路自动校准技术,避免了光路偏转以及光强衰减造成的误差,提高了仪表的稳定性、可靠性和测量准确性.