专利名称：光声光谱测定仪的制作方法
技术领域：
光声光谱测定仪，属于测量仪器技术领域，具体涉及一种光声光谱测定仪。
背景技术：
传统的变压器油溶解故障气体检测方法主要有色谱法、红外光谱法等。应用色谱 法进行分析要根据研究内容选择不同的流动相、固定相、预处理方法以及其他条件，因此需 要大量的实验经验，仪器不好调试，而光声光谱法不需要大量的实验，降低了混合物分析的 难度，缩短了分析的周期。应用红外光谱法特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、 操作简便、能分析各种状态的试样但其分析灵敏度较低、定量分析误差较大。采用光声光谱 技术检测变压器油中故障气体，其主要原理是通过光声效应中产生的声能直接正比于物质 吸收的光能，而不同成分的物质在不同光波波长处出现吸收峰值，因此当具有多谱线(或 连续光谱)的光源以不同波长的连续光谱相继照射样品时，样品内不同成分的物质将在与 各自的吸收峰相对应的光波波长处产生光声信号极大值，由此得到光声信号随光波波长改 变的曲线称为光声谱。光声谱实际上代表物质的光吸收谱，因此利用光声效应可以检测物 质的组分。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能有效缩短分 析周期，测试灵敏度高，分析误差小，测量精度高的光声光谱测定仪。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该光声光谱测定仪，其特征在 于包括油样罐、搅拌装置、真空泵、密闭容器、电磁阀和光谱发生装置，搅拌装置安装在油 样罐下方，与油样罐密封安装，油样罐通过管道分别于真空泵和密闭容器连接，真空泵通过 管道与密闭容器连接，油样罐与密闭容器的连接管道上、真空泵和密闭容器的连接管道上 均设有电磁阀，密闭容器一侧侧壁上设有透光孔，光谱发生装置与透光孔正对安装，密闭容 器内设有采集转换模块。光谱发生装置将不同频率的连续光谱通过密闭容器通光孔照射入 密闭容器，密闭容器中的微量气体吸收光照后，温度升高，随即以释放热能的方式释放，释 放出的热量使气体及周围介质产生成比例压力波动，通过采集转换模块采集检测压力波的 强度等数据，从而测量密闭容器内气体的浓度。搅拌装置由搅拌磁铁、转动磁铁和搅拌电机组成，转动磁铁安装在搅拌电机的转 动轴上，与搅拌电机一起安装在油样罐底部外侧，搅拌磁铁直接放入油样罐中，通过转动磁 铁与搅拌磁铁之间的磁性吸力带动油样罐中的搅拌磁铁转动。光谱发生装置由激光器、抛物面反射镜、三棱镜、调制器和滤光片组成，三棱镜安 装在激光器正下方，抛物面反射镜安装在三棱镜左侧，调节器和滤光片依次安装在三棱镜 右侧，调制器以恒定速率转动，调制器透光孔、滤光片和密闭容器透光孔中心在一条直线 上。激光器发出的连续光谱垂直照射到三棱镜倾斜面上，经反射后，通过抛物面反射镜焦点 反射到抛物面反射镜上，再由抛物面反射镜反射成平行连续光谱，依次通过调制器和滤光
3片，当连续光谱经过以恒定速率转动的调制器时，被调制为闪烁的交变信号，调节滤光片使 透过的连续光谱与待检气体频率相对应，并形成可检测的脉冲信号。油样罐上设有氮气输入管道，通过管道与氮气瓶连接。加入少量的氮气可加速气 体转移，克服集气空间死体积对脱出气体收集程度的影响，提高脱气率粗略检测微量气体 浓度。与现有技术相比，本实用新型的光声光谱测定仪所具有的有益效果是便于在线 运行人员及时了解设备油中溶解气体的状况，作为为进一步试验或检测的基础，对设备出 现的异常可发出报警信号，该设备能够长期稳定运行，避免误报警。光声光谱技术现场及在 线检测变压器油中溶解气体及微水较传统气相色谱技术精度、灵敏度、稳定性更高，检测周 期更短，在线检测装置在变压器油在线监测中应用前景良好。
图1是本实用新型光声光谱测定仪主视图结构示意图。图2是本实用新型光声光谱测定仪俯视图结构示意图。其中1、油样罐；2、搅拌磁铁；3、搅拌电机；4、13、电磁阀；5、氮气瓶；6、真空泵； 7、密闭容器；8、激光器；9、抛物面反射镜；10、三棱镜；11、调制器；12、滤光片；14、转动磁铁。图1 2是本实用新型的最佳实施例，
以下结合附图1 2对本实用新型做进一 步说明
具体实施方式
参照附图1 2:该光声光谱测定仪主要由油样罐1、搅拌装置、真空泵6、密闭容器7、电磁阀4、13 和光谱发生装置组成。搅拌装置包括搅拌磁铁2、转动磁铁14和搅拌电机3三部分，搅拌 磁铁2直接放入油样罐1中，将转动磁铁14用胶粘贴在铝片上，铝片直接安装在搅拌电机 3的转动轴上，与搅拌电机3 —起安装在油样罐1底部外侧，通过转动磁铁14与搅拌磁铁 2之间的磁性吸力带动油样罐1中的搅拌磁铁2转动。油样罐1上方通过管道分别于真空 泵6、密闭容器7和氮气瓶5连接，油样罐1与密闭容器7的连接管道上设有电磁阀4，真空 泵6与密闭容器7之间也通过管道连接，真空泵6和密闭容器7的连接管道上设有电磁阀 13。密闭容器7内设有采集转换模块，用于采集检测压力波的强度等数据，从而测量密闭容 器7内气体的浓度。光谱发生装置安装在密闭容器7左侧，与密闭容器7左侧壁上的透光 孔正对安装。光谱发生装置由激光器8、抛物面反射镜9、三棱镜10、调制器11和滤光片12 组成，三棱镜10安装在激光器8正下方，抛物面反射镜9安装在三棱镜10左侧，调节器11 和滤光片12依次安装在三棱镜10右侧，调制器11以恒定速率转动，调制器透光孔、滤光片 12和密闭容器透光孔中心在一条直线上。激光器8发出的连续光谱垂直照射到三棱镜10 倾斜面上，经反射后，通过抛物面反射镜焦点反射到抛物面反射镜9上，再由抛物面反射镜 9反射成平行连续光谱，依次通过调制器11和滤光片12，当连续光谱经过以恒定速率转动 的调制器11时，被调制为闪烁的交变信号，调节滤光片12使透过的连续光谱与待检气体频 率相对应，并形成可检测的脉冲信号。[0015]工作原理与工作过程如下由于光声效应中产生的声能直接正比于物质吸收的光能，而不同成分的物质在不 同光波波长处出现吸收峰值，因此当具有多谱线(或连续光谱)的光源以不同波长的连续 光谱相继照射样品时，样品内不同成分的物质将在与各自的吸收峰相对应的光波波长处产 生光声信号极大值，由此得到光声信号随光波波长改变的曲线称为光声谱。光声谱实际上 代表物质的光吸收谱，因此利用光声效应可以检测物质的组分。该技术利用激光器8做为 光源，连续光谱通过调制器11，调质出不同波长的红外线去激发不同的气体分子。在特制的 密闭容器7中产生强度对应于气体体积分数的压力波。通过采集转换模块将光信号转换为 电信号，从而测量密闭容器7内气体的浓度。打开激光器8使产生连续光谱，调节三棱镜10使连续光谱能够投射到抛物面反射 镜9上。转动调制器11，连续光谱经过以恒定速率转动的调制器11被调制为闪烁的交变信 号。调节滤光片12使透过的连续光谱与待检气体频率相对应，并形成可检测的脉冲信号。 启动真空泵6，将密封空间抽成真空(真空度残压不高于40Pa)，关闭真空泵6上的阀门。用 经密封检测试验合格的玻璃注射器将变压器油样注射到油样罐1中，启动搅拌电机3，油样 罐1内的磁力搅拌子2不停的旋转搅动油样，连续将氮气瓶5中的氮气到补入油样罐1中， 注入少量的氮气(使油样中的检查气体尽可能溶解度减小)，通过搅拌磁铁2搅拌油样与真 空泵6共同作用脱气，将变压器油中溶解的微量气体(如氢气(H2)、二氧化碳(C02)、一氧化 碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、微水(H2O)等)迅速析出的。在 真空泵6抽动下，使得析出的微量气体在整个密封空间里面循环，气体浓度最终达到均勻。 当光声光谱模块间隔测量气样的浓度前后测量的值一致时(误差范围之内)，认为脱气完 毕，然后关闭电磁阀4、13。在密闭容器7中微量气体吸收一定量电磁辐射后，其温度也相应 升高，随即以释放热能的方式释放，释放出的热量则使气体及周围介质产生成比例压力波 动(声波)。检测压力波的强度可以测量密闭容器7内气体的浓度。最后通过采集转换模 块将光信号转换为电信号。通过光声光谱模块开始检测微量气体浓度。光声光谱模块处理 后将得到的电信号传送给高精度的处理器，通过气体的浓度分析可以给出一种“视觉”和直 观判断而快速地了解到变压器内部的问题。当一种气体检测完之后，转动滤光片12，使滤光 片12上面标记与另一种检测气体标记相同，开始检测另外一种气体，直到所有的气体检测 完毕，该次实验完成，清洗油样罐1。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式 的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同 变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实 质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保 护范围。
权利要求光声光谱测定仪，其特征在于包括油样罐(1)、搅拌装置、真空泵(6)、密闭容器(7)、电磁阀(4、13)和光谱发生装置，搅拌装置安装在油样罐(1)下方，与油样罐(1)密封安装，油样罐(1)通过管道分别于真空泵(6)和密闭容器(7)连接，真空泵(6)通过管道与密闭容器(7)连接，油样罐(1)与密闭容器(7)的连接管道上、真空泵(6)和密闭容器(7)的连接管道上均设有电磁阀，密闭容器(7)一侧侧壁上设有透光孔，光谱发生装置与透光孔正对安装，密闭容器(7)内设有采集转换模块。
2.根据权利要求1所述的光声光谱测定仪，其特征在于搅拌装置由搅拌磁铁(2)、转 动磁铁(14)和搅拌电机(3)组成，转动磁铁(14)安装在搅拌电机(3)的转动轴上，与搅拌 电机(3) —起安装在油样罐(1)底部外侧，搅拌磁铁(2)直接放入油样罐(1)中，通过转动 磁铁(14)与搅拌磁铁(2)之间的磁性吸力带动油样罐(1)中的搅拌磁铁(2)转动。
3.根据权利要求1所述的光声光谱测定仪，其特征在于光谱发生装置由激光器(8)、 抛物面反射镜(9)、三棱镜(10)、调制器(11)和滤光片(12)组成，三棱镜(10)安装在激光 器(8)正下方，抛物面反射镜(9)安装在三棱镜(10)左侧，调节器(11)和滤光片(12)依 次安装在三棱镜(10)右侧，调制器(11)以恒定速率转动，调制器透光孔、滤光片(12)和密 闭容器透光孔中心在一条直线上。
4.根据权利要求1所述的光声光谱测定仪，其特征在于油样罐(1)上设有氮气输入 管道。
专利摘要光声光谱测定仪，属于测量仪器技术领域，具体涉及一种光声光谱测定仪。其特征在于包括油样罐(1)、搅拌装置、真空泵(6)、密闭容器(7)和光谱发生装置，搅拌装置安装在油样罐(1)下方，油样罐(1)通过管道分别于真空泵(6)和密闭容器(7)连接，真空泵(6)通过管道与密闭容器(7)连接，密闭容器(7)一侧侧壁上设有透光孔，光谱发生装置与透光孔正对安装，密闭容器(7)内设有采集转换模块。该光声光谱测定仪与传统气相色谱技术相比测试精度、灵敏度、稳定性更高，检测周期更短，分析误差小，在线检测装置在变压器油在线监测中应用前景良好。
文档编号G01N21/39GK201653902SQ20102010681
公开日2010年11月24日 申请日期2010年1月30日 优先权日2010年1月30日
发明者王国峰, 颉宏勇 申请人:山东三泵科森仪器有限公司