[實用新型]基于光譜分析的變壓器油中多組分氣體檢測裝置

有效

• 申請號: 201420386382.1
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN203929632U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 韓克俊;王新剛;李軍;閆冠峰;郝娜;張猛;丁浩
• 申請（專利權）人: 山東電力設備有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本實用新型涉及一種多組分氣體的檢測裝置，具體涉及一種基于光譜分析的變壓器油中多組分氣體檢測裝置。

背景技術

油中溶解氣體分析是判斷油浸式電力變壓器早期潛伏性故障最方便、最有效的方法之一，在變壓器運行狀態的在線評估及剩余壽命的預測領域具有良好的應用前景。快速、準確地對油中溶解氣體的成分和含量進行分析是該方法的前提和關鍵。目前，常用的油中氣體分析技術有氣相色譜法和電化學傳感器法。但在長期使用中，這些方法的諸多不足逐漸暴露出來，例如取樣復雜、檢測過程中會消耗樣氣和載氣、分析時間長等。

隨著光學器件的發展, 光譜分析法在油中氣體分析逐步得到應用。光譜分析法的工作原理基于吸光度定律（朗伯一比爾定律），其測量范圍寬, 靈敏度和精度都較高, 響應速度快,可以實現多組分氣體的連續分析和自動控制。該方法中目前應用最多的是傅里葉紅外光譜和光聲光譜技術，其中傅里葉紅外光譜技術難以避免氣體間的交叉吸收干擾，在檢測靈敏度和可靠性上存在不足，而光聲光譜技術盡管在靈敏度和穩定性上更占優勢，但其系統構成復雜，成本較高，在實際應用中受到一定限制。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種操作方便，快速可靠的基于光譜分析的變壓器油中多組分氣體檢測裝置。

為解決上述問題，本發明采取的技術方案是：基于光譜分析的變壓器油中多組分氣體檢測裝置，包括波長可調光源、氣室、光電探測器、信號采集處理電路及計算機，波長可調光源通過輸入光纖與氣室連接，氣室通過輸出光纖與光電探測器連接，光電探測器經信號采集處理電路與計算機連接。氣室用于存放含有多種氣體的變壓器油，計算機用于根據經待測氣體吸收后的光信息根據目前常規方法計算待測氣體的濃度。例如根據氣體吸收后的剩余光功率或相應階次諧波強度與氣體濃度的對應關系，獲得該氣體濃度，這些分析方法目前均已成熟應用。

波長可調光源還設有調制電路，調制電路用于對光源進行頻率調制和強度調制。調制電路輸出高頻正弦調制信號，對光源進行頻率調制和強度調制。

所述的波長可調光源為可調諧激光器，通過嵌入計算機內的控制軟件實現波長調節和線寬控制使光源在不同時間段內輸出中心波長不同的光。

為了實現光源在不同時間段內輸出中心波長不同的光，所述的波長可調光源包括發光二極管和可調諧濾波片。

為了實現光源在不同時間段內輸出中心波長不同的光，所述的光源包括寬譜紅外光源和可調諧濾波片。

優選的，信號采集處理電路采用鎖相放大器。

所述的光電探測器為光電倍增管或雪崩二極管或光電二極管。

所述的氣室是透射式氣室或反射式氣室。

應用上述裝置進行變壓器油中多組分氣體檢測時，采用時分復用思想，控制波長可調光源在不同時間段內輸出中心波長不同的窄線寬光，每個波長對應一種待檢測氣體的特定吸收譜峰，通過分析對應氣體的光譜吸收獲得其濃度值。具體步驟如下：根據待檢測氣體的特征吸收譜峰控制光源輸出與其相對應波長的窄線寬光；光經光纖傳輸進氣室中，氣室中吸收譜峰與該波長相對應的氣體發生光譜吸收，引起光強變化；經光譜吸收后的光輸出氣室，經光纖輸送到光電探測器進行光電轉換；光電轉換后的信號經信號采集處理電路送入計算機，根據氣體吸收后的剩余光功率或相應階次諧波強度與氣體濃度的對應關系，分析獲得該氣體濃度。

本實用新型結構簡單、成本低廉，采用時分復用思想，實現變壓器油中多組分氣體的快速可靠檢測。解決了不同氣體光譜信號交疊造成的檢測困難問題，實現多種氣體的同步檢測，測量靈敏度高，響應速度快。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構圖；

其中，1、調制電路，2、光源，3、輸入光纖，4、氣室，5、輸出光纖，6、光電探測器，7、信號采集處理電路，8、計算機。

具體實施方式