[發明專利]用來分析氣體混合物的系統和方法

在審

• 申請號: 201511036236.1
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN105784609A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: N·卡沃里塞圖馬哈文;S·梅蒂;S·帕蘭甘達普納查;M·穆赫吉;P·哈爾德;H·薩西庫馬;P·潘迪
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/39
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;張懿

技術領域

本發明涉及用來分析氣體混合物的系統和方法。

背景技術

諸如變壓器的電氣設備使用諸如蓖麻油、礦物油以及合成油的液 體用于絕緣目的。液體的參數指示電氣設備中的初期故障。除了別的 以外液體的參數包含關于溶解氣體的濃度的信息。溶解氣體的示例包 含一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氧氣和氮氣。特別地，隨著電 氣設備的絕緣的熱老化和降級，一氧化碳和二氧化碳在濃度方面增 加。此外，由于由電暈放電和電孤放電所引起的電介質擊穿，諸如乙 炔和乙烯的碳氫化合物在濃度方面增加。此外，氧氣和氮氣的濃度指 示設備的氣體加壓系統的條件。因此，溶解氣體可從設備(例如變壓 器)提取并且分析以確定設備中的初期故障。

通常，吸收光譜法技術可用于分析氣體混合物。對于增加的靈敏 度，波長調制吸收光譜法技術可用來分析氣體混合物。波長調制吸收 光譜法技術例如采用通過掃描的調制光束(在下文中稱為“入射調制光 束”)對氣體混合物的輻射，從而導致由存在于氣體混合物中的氣體對 入射調制光束的一部分的吸收，以及入射調制光束的剩余部分(在下 文中稱為“傳播光束”)從氣體混合物的傳播。由于入射調制光束的一 部分的吸收，傳播光束的強度在存在于氣體混合物中的個別氣體的吸 收峰值處小于入射調制光束。檢測器檢測傳播光束以根據波長生成表 示傳播光束的強度的信號。例如，BeerLambert定律可用來基于由氣 體對入射調制光束的吸收的數量來測量存在于氣體混合物中的氣體 的濃度。入射調制光束的吸收的數量例如可基于入射調制光束的強度 和表示傳播光束的強度的信號來確定。氣體濃度例如也可使用調制頻 率的第二諧波處的強度信號的幅度來確定。

通常，由1f的調制頻率和2.2倍的吸收峰值的半寬度半最大值 (HWHM)的調制幅度所表征的入射調制光束用在波長調制吸收光譜 法技術中。通常2.2倍的吸收峰值的半寬度半最大值(HWHM)的調 制幅度被認為導致最佳2f信號的生成。在沒有其他特定準則的情況 下，一般所使用的調制頻率比掃描頻率大得多。然而，2.2倍的HWHM 調制幅度和任何調制頻率的使用可導致表示傳播光束的強度的信號 中的高噪聲(例如標準噪聲和電子噪聲)，從而導致低信噪比。低信 噪比可引起氣體混合物的不準確分析。例如，低信噪比可導致存在于 氣體混合物中的氣體的濃度的不準確確定。

因此，希望提供可提供存在于氣體混合物中的氣體的準確測量的 系統和方法。特別地，希望提供系統和方法，其可為入射調制光束的 不同波長確定最佳調制頻率和最佳調制幅度以增加信噪比，從而導致 存在于氣體混合物中的氣體的準確測量。

發明內容

按照一個實施例，提出一種用于確定存在于氣體混合物中的至少 一個個別氣體的濃度的方法。該方法包含：通過由所確定吸收波長范 圍、多個調制頻率和多個調制幅度所表征的多個第一入射調制光束來 輻射包括基本上零濃度的至少一個個別氣體的第一組分以生成多個 第一傳播光束；通過多個第一入射調制光束來輻射包括所確定濃度的 至少一個個別氣體的第二組分以生成多個第二傳播光束；生成表示多 個第一傳播光束的特性的多個噪聲信號；生成表示多個第二傳播光束 的特性的多個無噪聲信號；基于多個噪聲信號以及多個無噪聲信號從 多個調制頻率和多個調制幅度中選擇最佳調制頻率和最佳調制幅度； 并且基于所確定吸收波長范圍的最佳調制頻率和最佳調制幅度來確 定氣體混合物中的至少一個個別氣體的濃度，其中所確定吸收波長范 圍對應于氣體混合物中的至少一個個別氣體。