| 基于开放光路FLRDS技术的C2H2和C2H6气体检测 |
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| 引用本文： | 张引,蔡逸杰,李晓涵,张晓星,王邸博,卓然. 基于开放光路FLRDS技术的C2H2和C2H6气体检测[J]. 电力工程技术, 2023, 42(5): 56-62 |
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| 作者姓名： | 张引 蔡逸杰 李晓涵 张晓星 王邸博 卓然 |
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| 作者单位： | 湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心, 湖北 武汉 430068;南方电网科学研究院有限责任公司, 广东 广州 510080;南方电网公司先进电工材料及装备基础联合实验室, 广东 广州 510080 |
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| 基金项目： | 南方电网公司先进电工材料及装备基础联合实验室开放资助 |
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| 摘 要： | 磷酸铁锂电池因其较长的使用寿命和环保性,被广泛应用于储能系统。然而,近年来,储能电站安全事故频发,给电网稳定运行造成了威胁。在热失控过程中,磷酸铁锂电池会产生C2H2和C2H6等可燃气体,是造成燃烧、爆炸等灾害的重要原因。因此,实时准确监测储能预制舱内C2H2和C2H6等可燃气体的浓度是保障其安全稳定运行的关键。文中提出一种基于开放光路光纤环形腔衰荡光谱(fiber loop ring-down spectroscopy,FLRDS)技术的气体检测方法,可实现自由空间内微量气体在线监测。对梯度折射率(gradient index,GRIN)透镜的空间光耦合光学损耗进行理论和实验分析,建立插入损耗为0.95 dB的开放光路FLRDS气体检测系统。根据C2H2和C2H6红外光谱特性,开展激光光源性能测试。模拟开放空间气体环境研究了C2H2和C2H6的气体浓度检测方法,结果表明,该系统具有较好的稳定性,N2背景下测量信号标准偏差S仅为平均值的0.156%。衰荡时间与气体浓度之间存在良好的线性关系,C2H2线性拟合度R2为0.998 32,C2H6线性拟合度R2为0.994 72。反演计算结果表明,C2H2和C2H6的最大相对误差分别为3.215%和4.72%,最大绝对误差分别为16.86 μL/L和12.74 μL/L,测量精度良好。
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| 关 键 词： | 磷酸铁锂电池 开放光路光纤环形腔衰荡光谱(FLRDS) 可燃气体 在线监测 模拟开放空间 气体浓度检测 |
| 收稿时间： | 2023-05-17 |
| 修稿时间： | 2023-08-07 |
C2H2 and C2H6 detection based on open-path fiber loop ring-down spectroscopy technology |
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| ZHANG Yin,CAI Yijie,LI Xiaohan,ZHANG Xiaoxing,WANG Dibo,ZHUO Ran. C2H2 and C2H6 detection based on open-path fiber loop ring-down spectroscopy technology[J]. Electric Power Engineering Technology, 2023, 42(5): 56-62 |
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| Authors: | ZHANG Yin CAI Yijie LI Xiaohan ZHANG Xiaoxing WANG Dibo ZHUO Ran |
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| Affiliation: | Hubei Engineering Research Center for Safety Monitoring of New Energy and Power Grid Equipment, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China;CSG Electric Power Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510080, China;United Laboratory of Advanced Electrical Materials and Equipment Support Technology, CSG, Guangzhou 510080, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | lithium iron phosphate battery open optical path fiber loop ring-down spectroscopy (FLRDS) combustible gas on-line monitoring simulated open space gas concentration detection |
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