[發明專利]氣體檢測裝置及氣體檢測方法

在審

• 申請號: 202011009930.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112147126A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 喬勝亞;李光茂;莫文雄;熊俊;王勇
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 侯武嬌

本發明涉及一種氣體檢測裝置及氣體檢測方法。該氣體檢測裝置包括氣體樣品池、激光源、信號增強組件、內標氣室及檢測單元；其中，信號增強組件包括高透高反鏡片，高透高反鏡片設置為兩片凹面鏡及一片平面鏡；激光在增強腔內多次通過高透高反鏡片的中心來回反射。本發明通過設置包括兩片凹面鏡及一片平面鏡的信號增強組件及內標氣室，保證了氣體的拉曼信號增強效果，降低了氣體檢測方法的檢測下限；由于凹面鏡有聚光作用，使得裝置對光路調節要求低，操作簡單；同時設置內標氣室避免了光路漂移的導致系統誤差，并且標準曲線可重復使用。

技術領域

本發明涉及氣體檢測領域，具體涉及一種氣體檢測裝置及氣體檢測方法。

背景技術

變壓器是輸電系統的核心設備，其可靠性對于保證電力系統的穩定性和安全性具有重要意義。電力變壓器的平均使用壽命約為30年，其使用壽命會受到負載、制造工藝和運行環境等各種因素的影響。變壓器的老化會使變壓器主絕緣的機械性能下降，當變壓器遇到突然的外部短路故障時，變壓器絕緣能力下降并最終導致事故。變壓器油中二氧化碳濃度是評價變壓器油紙絕緣老化狀態的重要特征之一。檢測變壓器油中二氧化碳濃度的傳統方法是氣相色譜法和氣相色譜-質譜法，氣體傳感器法等方法，這幾種方法都具有較高的靈敏度。然而氣相色譜法和氣相色譜-質譜法預處理步驟復雜，對于處理現場樣品有一定的局限性；氣體傳感器法的傳感器易老化，且不同氣體之間交叉干擾較嚴重，導致實際應用不是很理想。

相比傳統檢測方法，應用激光拉曼光譜技術分析油中溶解故障特征氣體具有以下優勢：①單一波長激光能同時激發混合氣體的拉曼散射，實現其同時檢測分析；采用激光作為檢測手段，能實現原位檢測；②可對混合氣體樣品直接檢測，無需進行組分分離，檢測周期短，也不需要消耗載氣；③不會對氣體樣品造成破壞，對同一樣品可進行多次重復檢測，檢測重復性好。但是氣體的拉曼散射效應十分微弱，需要拉曼光譜氣體分析方法受限的最小檢測濃度這一技術瓶頸。

發明內容

基于此，有必要提供一種檢出限低、靈敏度高的氣體檢測裝置及氣體檢測方法。

本發明提供了一種氣體檢測裝置，包括：

氣體樣品池，用于裝載待檢測氣體；

激光源，所述激光源為半導體激光器，用于發射激光并將所述激光射入所述氣體樣品池；

信號增強組件，包括設于所述氣體樣品池中的第一高透高反鏡片、第二高透高反鏡片及第三高透高反鏡片，所述第一高透高反鏡片、所述第二高透高反鏡片及所述第三高透高反鏡片呈V型設置，所述第一高透高反鏡片為平面鏡，所述第二高透高反鏡片及所述第三高透高反鏡片為凹面鏡，所述第二高透高反鏡片及所述第三高透高反鏡片的凹面均朝向所述第一高透高反鏡片設置，所述第一高透高反鏡片用于透過所述激光源發射的激光，以使所述激光于所述待檢測氣體中在所述第一高透高反鏡片與所述第二高透高反鏡片之間、及在所述第一高透高反鏡片與所述第三高透高反鏡片之間來回反射，然后經所述第二高透高反鏡片射出；及

檢測單元，用于檢測通過所述氣體樣品池的待檢測氣體且經所述第二高透高反鏡片射出的激光，以得到所述待檢測氣體的拉曼光譜信號。

在其中一些實施例中，所述第一高透高反鏡片、第二高透高反鏡片及第三高透高反鏡片的反射率均大于99.99％，和/或

所述第一高透高反鏡片、第二高透高反鏡片及第三高透高反鏡片的透射率均大于99.99％。

在其中一些實施例中，所述信號增強組件的第一高透高反鏡片和第二高透高反鏡片的鏡面中心點的連線與第一高透高反鏡片和第三高透高反鏡片的鏡面中心點的連線之間的夾角為4°～15°。

在其中一些實施例中，所述第一高透高反鏡片和第二高透高反鏡片的鏡面中心點之間的距離為所述第二高透高反鏡片的焦長；和/或

所述第一高透高反鏡片和第三高透高反鏡片的鏡面中心點之間的距離為所述第三高透高反鏡片的焦長。