变压器油中溶解一氧化碳气体的光纤传感技术

为了满足变压器中绝缘纸板因过热或者放电故障产生的一氧化碳气体的在线监测需求, 提出了一种基于光纤光声传感的油中溶解一氧化碳气体检测技术。采用光声光谱气体检测技术、并结合光纤传感和膜分离技术, 设计了集成油气分离和气体检测功能于一体的光纤光声传感探头, 油中溶解的一氧化碳气体通过油气分离膜进入到光纤探头中的微型气腔; 采用两根光纤将探头连接到解调仪器, 分别传输近红外激发光和探测光; 气体吸收光能产生的光声信号被光纤法布里-珀罗传感器探测, 并被设计的光纤光声解调模块进行信号处理, 获得系统对一氧化碳气体体积分数的检测灵敏度为0.345pm/10-6。结果表明, 所设计的光纤传感系统对油中溶解一氧化碳气体体积分数检出限达到5×10-6。该研究具有精度高、抗电磁干扰、脱气简单的优势, 为变压器油中溶解一氧化碳气体的检测提供了新方法。     

混合气体成分光声光谱分析的非线性拟合法

采用激光腔内光声光谱技术分析微量气体含量，通过Levenberg-Marquardt拟合方法处理实验数据，有效地消除了混合气体中CO2气体对其他气体浓度检测结果的影响。利用该光谱信仪，分别对摩托车尾气和富士苹果释放的C2H4和CO2气体浓度进行了测量，结果证明了非线性拟合分析方法的有效性。     

光声光谱技术在SF6分解产物中的应用研究

介绍了光声光谱技术的基本原理,采用英国凯尔曼(Kelman)有限公司研发的便携式变压器油中故障气体及微水检测装置Transport-X对SF6分解产物中的CO和SO2进行了检测,由于Kelman公司的检测装置是检测油中故障气体的,装置中没有SO2滤光片,因此根据HITRAN2004数据库重新选取了SO2气体的滤光片,并用新选择的SO2滤光片替换原来Kelman检测装置中的一个滤光片,来实现对SO2气体的检测。对不同浓度的CO和SO2气体进行了标定,结果表明光声信号与待测气体浓度之间具有良好的线性关系,CO和SO2气体的最低检测限分别达到了4.063ppm和9.540ppm。     

高灵敏度光声光谱仪及其生物学应用研究

由可调谐CO/CO2激光器、纵向共振光声池、植物样品气体采集系统、计算机控制和数据处理系统组成的高灵敏度光声光谱仪,可对多种与植物气体交换有关的微量气体进行连续自动测量,其中对C2H4气体的检测灵敏度达到2×10-11。利用该系统对O3熏蒸后油桃果实的C2H4产量的变化进行了监测,测量结果显示了该光谱仪用于生物样品检测的优越特性。     

基于波导CO2激光器的光声光谱仪

基于波导CO2激光器的光声光谱仪采用激光谐振腔内置光声池结构、低噪声纵向共振光声池和计算机控制的多谱线多种气体成分测量分析系统。文中详细给出了波导CO2激光器和光声池的设计参数,介绍了多种气体成分同时测量的原理和计算机控制测量软件的设计思想,实验中对有Brewster窗片和无窗片光声池的噪声特性和检测灵敏度极限作了分析比较,实验结果表明,该光谱仪对C2H2和O3的极限检测灵敏度分别达到10^-11和10^-9量级,能够对多种与大气污染和生物气体交换有关的微量气体进行高灵敏度、实时。连续、自动地监测。     

电离式三电极碳纳米管乙炔传感器

乙炔(C2H2)气体是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,乙炔气体检测是实现变压器故障在线监测的关键.现有的乙炔传感器存在灵敏度低、结构复杂等问题.采用微电子机械系统(MEMS)加工工艺设计制作了一种电离式三电极碳纳米管(CNT)乙炔传感器,该传感器工作在非自持放电状态,碳纳米管尖端在低电压下产生高场强,使这种传感器...     

基于波导CO_2激光器的光声光谱仪

基于波导CO2 激光器的光声光谱仪采用了激光谐振腔内置光声池结构、低噪声纵向共振光声池和计算机控制的多谱线多种气体成分测量分析系统。文中详细给出了波导CO2 激光器和光声池的设计参数 ,介绍了多种气体成分同时测量的原理和计算机控制测量软件的设计思想。实验中对有Brewster窗片和无窗片光声池的噪声特性和检测灵敏度极限作了分析比较。实验结果表明 ,该光谱仪对C2 H2 和O3的极限检测灵敏度分别达到 10 -11和 10 -9量级 ,能够对多种与大气污染和生物气体交换有关的微量气体进行高灵敏度、实时、连续、自动地监测。     

基于边缘计算的变压器光声光谱故障诊断系统研究

变压器故障诊断的气相色谱法具有需要定期标定、操作繁琐、检测周期长等问题,而基于光声光谱检测传感器能够实现变压器油中溶解气体的非接触式测量,具有免标定、检测速度快、灵敏度高的特点。研制了光声光谱边缘检测装置,能够接入光声光谱检测传感器并在边缘侧运行基于SVM的变压器故障诊断算法,实现变压器的实时状态监测与故障诊断。构建了适用于变压器故障诊断的边云协同服务,并进行了应用验证。该系统提高了变压器故障诊断的智能化水平,提升了变压器运维的质量和效率,具有良好的推广和应用价值。     

基于激光光声光谱超高灵敏度检测SF_6分解组分H_2S

H_2S是SF_6气体绝缘设备中放电故障诊断的特征组分之一;针对H_2S在红外波段吸收系数小,传统光学检测方法对H_2S检测灵敏度较低的问题,结合大功率光纤激光放大技术、共振式激光光声光谱技术、波长调制光谱技术和二次谐波检测技术,提出了一种基于光纤放大激光光声光谱的SF_6分解组分H_2S气体的超高灵敏度检测方法;采用近红外可调谐窄线宽分布反馈激光二极管级联高饱和输出功率掺饵光纤放大器作为光声激发光源,搭建具有超高灵敏度的激光光声光谱微量H_2S气体检测系统。结果表明:当测量时间为100s时,该系统对SF_6背景中H_2S气体的检测极限达到1.5×10~(-8)。     

变压器中微弱信号光声光谱检测系统的设计

变压器是电力系统中的核心器件,对变压器油中溶解气体进行分析可以发现存在的早期故障,研究并设计了一套用于变压器油中溶解气体在线检测的光声光谱系统,主要在数字信号处理系统的设计中,引入了微弱信号的混沌检测和互相关处理方法,有效地提取了低信噪比的周期信号。最后,对系统进行了浓度标定,并针对变压器中主要故障气体进行了准确 性、稳定性等实验。实验表明,系统检测精度达到了４.２５％,在变压器油中溶解气体检测方面有一定应用价值。     

基于组合激光光源的双组分微量气体检测系统

CH₄和C₂H₂是变压器发生故障时两种重要的特征气体。为了实现对变压器中溶解的微量CH₄和C₂H₂气体含量检测的需求, 采用激光光声光谱气体检测技术, 通过分析CH₄和C₂H₂气体的近红外吸收谱线, 选取合适的激光光源并确定激光调制参数; 设计并搭建了一套以双激光光源和非共振光声池为核心的光声光谱微量CH₄和C₂H₂气体检测系统, 获得了系统对CH₄和C₂H₂气体检测灵敏度和低含量检测误差。结果表明, CH₄和C₂H₂气体分别在体积分数为0~1000×10-6和0~500×10-6的范围内具有良好的线性响应, 每10-6体积分数的检测响应度分别为5.8969μV和16.1831μV; 在低含量CH₄/C₂H₂混合气体对系统的重复性和精度测试中, CH₄气体体积分数为3.00×10-6时的检测最大绝对误差为0.30×10-6, C₂H₂气体体积分数为0.50×10-6时的检测最大绝对误差为0.20×10-6。此研究结果满足测量误差的技术指标要求, 实现了对微量CH₄和C₂H₂气体的高灵敏度检测。     

变压器油中溶解气体的在线监测系统研究

为了提高变压器油中溶解气体分析技术进行故障诊断的快捷性,文章开发了一套主要监测氢气H2和乙炔C2H2的在线监测系统。用Φ6管道通过变压器预留口采集绝缘油,再通过油气分离膜分离出气体。采用电化学传感器SGA-400进行气体数据采集,在现场检测装置上进行阈值判断,同时,通过RS485总线传至上位机,进一步诊断故障类型。系统装置结构简单,故障诊断及时,分辨率高。     

亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化

光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔38 mm9 mm,连接管5.9 mm10.2 mm和探测腔30 mm5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm（1 ppm=10-6）。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。     

基于泛频CO激光器的微量气体光声光谱仪

泛频(△v=2)CO激光器可以输出2．8～4μm的准连续可调激光，腔内单线最大激光振荡功率可达4W。将纵向共振光声池放入双能级跃迁CO激光器光学谐振腔内，构成了高灵敏度的光声光谱仪。利用该光谱仪对低浓度的甲烷(CH4)气体作了光声测量。由于气体吸收线与CO激光器谱线有较好的重合性，以及较强的腔内激光功率，该系统对CH4气体的极限检测灵敏度达到0．1ppb(10^-10)。     

激光检测乙烯浓度的光声光谱效应研究

为了解决生物医疗、石油化工行业微量乙烯浓度难以检测的问题,采用CO2激光击穿装有乙烯气体的光声池产生光声光谱效应,进行了微量乙烯浓度的检测,设计并优化了光声池尺寸,研究了激光谱线10P(16)和10P(18)与乙烯吸收系数、乙烯气体浓度与光声信号之间的关系。结果表明,光声光谱气体检测系统的共振中心频率为833Hz,品质因数为20.8,光声池常数为2323Pacm/W;当激光功率为3.6W时,在两种激光谱线的照射下,光声信号与乙烯气体体积分数之间均成良好的线性关系,其线性拟合优度分别为0.99744和0.99802,系统的最低检测浓度可达0.9nmol/L。实验结果与理论分析相吻合,验证了光声光谱效应对微量乙烯浓度的检测具有良好的应用价值。     

变压器事故后的色谱分析

变压器油中溶解气体的色谱分析技术是当前监督变压器内部是否存在潜伏性故障、故障的严重程度和故障趋势的一种有效的状态监测手段.阐述变压器事故后两种检测方法,油中色谱分析法和电气试验法,提出把两种方法相结合可提高事故处理效率的想法,并通过对发生事故的两台110 kV变压器实例的检测,介绍诊断其内部是否存在故障及故障的性质和严重程度的步骤.重点分析如何利用溶解气体色谱分析法分析该变压器油中溶解气体的成份、特征气体含量、变化趋势及三比值的方法,进行故障识别、故障类型和状况诊断、故障部位估算.     

基于可调谐CO2激光器的SF6差分光声检测研究

为了对电力场所SF₆气体浓度进行有效监测,采用光声光谱气体检测技术,基于波长可调谐CO₂激光器,设计了一套大气环境下的SF₆痕量气体检测系统,并提出一种差分光声光谱技术以提升光声系统的检测灵敏度。结果表明,所设计的SF₆气体检测光声系统的共振中心频率为1066Hz,品质因数为32.04,光声池常数为89.74Pa·m·W-1;利用单谱线光声法,在激光谱线10P12处检测SF₆气体的灵敏度为0.06×10-6（体积分数）;采用差分光声光谱气体技术后,在激光谱线10P12和10P16处3W强度调制光的照射下,光声系统的灵敏度提升到0.02×10-6（体积分数）。差分光声光谱技术能有效降低噪声影响,提升光声检测系统的灵敏度,具有一定的实用价值。     

差动式光声检测及其应用

本文介绍了差动式光声检测技赤，设计出了适于这种检测的光声池。差动式光声检测就是采用两个性能基本一致的光声池串联地放在同一光路上进行检测.前面的光声池称为B池（参考池），后面的光声池称为A池（样品池）。为了消陈光声池的本底信号，利用A池本底信号减去B池本底信号，通过调节电路的差动式方法，使（A～B）池本底信号趋于零. 利用差功式检删技术，在CO2激光发射波长内测定了各种红外窗口材料及某些气体的吸收系数、硅烷磷烷的激光光声光谱及缓冲气体对光声信号的影响等。     

一维纳米SnO_2传感器对变压器油中气体的检测

为准确在线监测电力变压器油中溶解气体,预测其潜伏性故障,通过水热法合成了多种一维纳米SnO2材料,并以其作为气敏材料制作了旁热式气体传感器,研究了其对变压器油中析出气体乙炔的气敏性能。结果显示,各元件表现出不同的气敏性能,其中花状纳米SnO2对乙炔气体的敏感性能最优,在360℃的工作温度下,其对体积分数为1×10–4的乙炔的灵敏度达到38,响应和恢复时间分别为15 s和28 s。     

泵浦激光频率漂移对光声稳频信号的影响

在CO2激光泵浦的气体太赫兹源中,泵浦激光的频率稳定性控制问题十分关键。针对基于光声效应的泵浦源稳频技术,理论分析和数值模拟了光声信号的探测条件(光声腔内气压、传声器灵敏度等)对微弱光声信号检测的影响,进而对探测条件进行了优化。在此基础上,进一步分析了泵浦激光频率在气体吸收谱线中心频率附近漂移时光声信号的变化规律。结果表明:在实际工作中,为了实现高精度的稳频,需要将光声腔的气压控制在低压范围内,并采用高灵敏度的光声传感器;当泵浦激光频率产生漂移时,利用探测到的微弱光声信号通过反馈系统可以精确地改变激光器的腔长,以实现高精度的光声稳频,且频率漂移范围可控制在MHz量级以内。