本发明属于六氟化硫气体分解物检测技术，尤其涉及一种检测六氟化硫气体分解物的装置及检测方法。
背景技术：
针对变电站六氟化硫气体分解物检测一般采用基于电化学传感器法的sf6分解物检测仪，采用这样的方式存在误差大，准确性低等问题；为了解决这些问题，最新现有技术针对六氟化硫气体分解物中一氧化碳的检测主要通过红外吸收光谱法进行检测，采用的是测量吸光度的方式，采用这样的方式由于sf6分解物中含有大量的杂质气体，这些杂质气体会严重影响测量一氧化碳的精确度和准确性；导致测量结果误差大等技术问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种检测六氟化硫气体分解物的装置及检测方法，以解决现有技术对六氟化硫气体分解物一氧化碳检测存在的误差大，准确性低等技术问题。
本发明的技术方案是：
一种检测六氟化硫气体分解物的装置，它包括红外光发生器，红外光发生器发出的红外光经过分束器后分成二束红外光分别送至红外多次反射池和锁线吸收池；红外多次反射池和锁线吸收池分别设有第一光电转换电路和第二光电转换电路，第一光电转换电路和第二光电转换电路分别与第一锁相放大器和第二锁相放大器的输入端连接，第一锁相放大器和第二锁相放大器的输出端分别与信号采集装置连接；氙灯输出的紫外光送至紫外多次反射池，紫外多次反射池通过光纤与紫外光谱仪连接，紫外光谱仪的输出端与信号采集装置连接，信号采集装置与上位机连接。
氙灯与氙灯控制器连接。
所述红外光发生器为可调谐半导体激光器，它包括dfb激光二极管、温度控制器、电流控制器和激光扫描电路；温度控制器、电流控制器和激光扫描电路分别与dfb激光二极管连接。
紫外光谱仪为光纤光谱仪。
所述第一光电转换电路和第二光电转换电路为ingaas光电探测器gap1000l。
光纤光谱仪采用的光纤为抗曝型的光纤。
所述锁线吸收池为用玻璃管烧制的密封了30％co气体的封闭气室。
本发明有益效果：
本发明通过温度控制器精确控制半导体激光器的温度，控制精度为0.01℃；电流控制器和激光扫描电路驱动半导体激光器发出激光，发出的激光通过光纤进入分束器，分光束将激光按照1:4比例进行分光。分别进入红外多次反射池和锁线吸收池；主要作用是对激光器的吸收峰进行锁定，保证检测精度；本发明采用可调谐半导体激光器，通过调谐红外光的波段，可清除气体中的杂质成分，提高对co的检测精度；采用光信号通过锁线吸收池和红外多次反射池之后转换成电信号后送入信号采集处理单元进行信号处理；提高了检测一氧化碳的精度和准确度，本发明通过氙灯控制器控制氙灯发光，发出的紫外光射入紫外多次反射池进行吸收，通过紫外光谱仪实现精确检测紫外光谱确定硫化氢和二氧化硫气体浓度；解决了现有技术对六氟化硫气体分解物一氧化碳检测存在的误差大，准确性低等技术问题。
附图说明
图1是装置结构示意图。
具体实施方式
一种检测六氟化硫气体分解物的装置，它包括红外光发生器，红外光发生器发出的红外光经过分束器后分成二束红外光分别送至红外多次反射池和锁线吸收池；红外多次反射池和锁线吸收池分别设有第一光电转换电路和第二光电转换电路，第一光电转换电路和第二光电转换电路分别与第一锁相放大器和第二锁相放大器的输入端连接，第一锁相放大器和第二锁相放大器的输出端分别与信号采集装置连接；氙灯输出的紫外光送至紫外多次反射池，紫外多次反射池通过光纤与紫外光谱仪连接，紫外光谱仪的输出端与信号采集装置连接，信号采集装置与上位机连接。
氙灯与氙灯控制器连接。
紫外光谱仪为光纤光谱仪；它采用光栅作为分光元件、ccd阵列作为用于光子接收的探测器，光学信号通过固定装置射入狭缝，再通过准直镜组准直后透射到光栅上并产生衍射分光，然后通过聚焦镜将衍射光汇聚到ccd阵列探测器上，最后通过线阵ccd探测器的光电转换获得完整的光谱图。整个光谱采集过程均无可动部分，因此该设备具有很高的稳定性，可快速得到全谱图像，非常适合在线光谱分析。
所述第一光电转换电路和第二光电转换电路为ingaas光电探测器gap1000l。ingaas光电探测器gap1000l对从800到1700纳米的近红外光谱比较敏感，同时还具有快速的零偏压上升/下降时间。
本发明采用了目前市面中尺寸最小的氙灯光源，长×宽×高尺寸越为103×50×40(mm)，发光波段为185～400nm，涵盖了检测所需的紫外波段，工作时间寿命不小于4000小时，且光源输出稳定性高，输出的紫外光强误差不大于1.5％cv，非常适用合做便携式光谱分析仪的紫外光源。
光纤光谱仪采用的光纤为抗曝型的光纤。
由于标准硅光纤在传输波长300nm以下的紫外光时会出现衰减，形成负感吸收现象(即出现非气体吸收造成的光谱衰减)，严重影响气体浓度反演的准确性，本发明经过试验，发现抗曝型的光纤，该类型光纤具有强的紫外透射能力(传输光谱信号可以低至180nm)和卓越的抗紫外衰减能力，其在200～400nm波段的传输效率超过80％，在254nm波段附近甚至超过了90％，是一款适合深紫外(波长＜300nm)光谱传输的理想工具。
紫外多次反射池采用紧凑型结构设计，由防震底座、池体、平面反射镜、窗片、标准sm905接头、气体进出口等组成。实现多次反射结构，具有光路长、体积小；连接件采用不锈钢卡套、密封阀以及“o”型密封圈，具有很好的密封性；进出光采用可调整结构；镜片镀紫外高反射膜、耐腐蚀膜和保护膜的反射镜具有优良反射率、抗腐蚀性和耐擦拭性。
多次反射池由防震底座、池体、凹面反射镜、平面反射镜、窗片、标准光纤接头、气体进出口等组成。采用zemax进行光路设计，实现多次反射结构，具有光路长、体积小；连接件采用不锈钢卡套、密封阀以及“o”型密封圈，具有很好的密封性；进出光采用可调整结构，配备标准fc/apc标准接头；镜片镀中红外高反射膜、耐腐蚀膜和保护膜的反射镜具有优良反射率、抗腐蚀性和耐擦拭性
锁线吸收池为用玻璃管烧制的密封了30％co气体的封闭气室，主要作用是对激光器的吸收峰进行锁定，保证检测精度。
所述红外光发生器为可调谐半导体激光器，它包括dfb激光二极管、温度控制器、电流控制器和激光扫描电路；温度控制器、电流控制器和激光扫描电路分别与dfb激光二极管连接。
dfb激光二极管其特点是产品系列波长范围覆盖较大，选择范围广；发射激光的线宽窄，单线光谱信号的提取更加精确；电流调谐率较小，对电流调谐装置的精度要求低。
电流控制器通过控制半导体二极管激光器的注入电流，对激光器输出波长进行微调。激光器的精密电流驱动是由三种异频波形叠加而成，效果是为了保证：1.使激光器达到能正常工作阈值的直流偏量；2.低频三角波；3.高频正弦信号。
温度控制器是为防止外界环境因素对光源的发射光波长的影响，保证系统的测量精度和稳定性，对激光器进行了精密温度控制。构建的pid(比例-积分-微分)温度控制系统采用专业tec控制芯片控制半导体制冷器(tec)工作，使其能够快速稳定地达到所设定的温度值，稳定性可达到0.01℃，对应dfb激光器输出波长稳定在1pm。
锁相放大器将淹没于噪声中的微弱信号提取出来，并进行放大，有效地提高了系统的整体信噪比。
首先将光电转换电路传输过来的信号通过滤波来消除检测信号中的部分噪声，然后通过移相电路改变参考信号的相位，使参考信号与检测信号的相位差为零，最后利用锁相放大技术对检测信号进行解调、滤波，获得二次谐波信号，并对其进行放大后送入采集装置。
信号采集装置14位数据采集卡pci80258025是pci总线14位采集模块，具有4路模拟输入同步采集功能，同步最高采样速率为400khz，异步最高采样速率为1.6mhz，内置64kram存储器，采集支持内、外部触发采集模式。
软件功能实现
软件主要包括数据采集，数据处理和硬件系统控制三部分：
数据采集模块
软件数据采集功能，为数据处理部分提供数据；根据需要设置采样长度、采集平均次数、拟合范围等参数，采集包含气体吸收信息的原始数据，同时保存多次累加平均后的气体吸收谱线。
数据处理模块
根据采集得到待测谱线，进行累加平均、背景拟合、线型拟合，得到气体吸光度信号，反演出待测气体浓度。将浓度值以图形和数字的形式进行显示并实时保存。
硬件控制
对数据采集卡和da卡的控制：数据采集卡控制包括设定信号采样的起始通道号码，ad转换的输入量程，触发方式等参数，保证系统的正常采集、浓度拟合以及浓度值的显示存储等，实现连续在线测量。
软件工作流程
软件启动后，首先进行系统初始化，软件专门设置一个文件用于参数的载入和存储，保证程序运行时自动调入参数。初始化时读取上次运行结束时的参数文件，读取成功则所有参数都设置为最后一次执行时的值。
数据采集与处理
为了提高信噪比，在数据采集过程中使用了限值滤波、滑动窗口平均和多次累加平均的软件滤波方法减小采集时的信号波动和随机误差，再进行信号处理分析。采集是一个周期性事件，以软件中初始设置对采集数据进行多次累加平均，完成快速采集。
数据采集控制是一个死循环过程，数据送出后立即进入采样状态，采集卡与cpu进行数据交换所需时间很短，使采集卡基本上采集完一条光谱信号后立即等待触发信号，以便下一条光谱的采集；为能够结束死循环，循环内部加入了用户结束操作条件判断，一旦用户下达结束采集命令，立即跳出循环。
本发明准确性远优于基于电化学传感器法的sf6分解物检测仪。数据比对如下表所示：
本发明采用可调谐激光法能准确检测sf6电气设备中分解物co含量，采用紫外光谱法能准确检测sf6电气设备中分解物so2含量和硫化氢含量。基于电化学传感器法的sf6分解物检测仪在测试中发现有少量分解物h2s(0.9μl/l)和so2(1.0μl/l)的舱室，通过本发明检测发现分解物为0，确认本发明实际无缺陷，避免了因仪器误报可能造成的经济损失。