基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，包括波长可调光源、气室、光电探测器、信号采集处理电路及计算机，气室用于存放含有多种气体的变压器油，波长可调光源通过输入光纤与气室连接，气室通过输出光纤与光电探测器连接，光电探测器经信号采集处理电路与计算机连接。本实用新型结构简单、成本低廉，采用时分复用思想，实现变压器油中多组分气体的快速可靠检测。解决了不同气体光谱信号交叠造成的检测困难问题，实现多种气体的同步检测，测量灵敏度高，响应速度快。
【专利说明】基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多组分气体的检测装置，具体涉及一种基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置。
【背景技术】
[0002]油中溶解气体分析是判断油浸式电力变压器早期潜伏性故障最方便、最有效的方法之一，在变压器运行状态的在线评估及剩余寿命的预测领域具有良好的应用前景。快速、准确地对油中溶解气体的成分和含量进行分析是该方法的前提和关键。目前，常用的油中气体分析技术有气相色谱法和电化学传感器法。但在长期使用中，这些方法的诸多不足逐渐暴露出来，例如取样复杂、检测过程中会消耗样气和载气、分析时间长等。
[0003]随着光学器件的发展，光谱分析法在油中气体分析逐步得到应用。光谱分析法的工作原理基于吸光度定律(朗伯一比尔定律)，其测量范围宽，灵敏度和精度都较高，响应速度快，可以实现多组分气体的连续分析和自动控制。该方法中目前应用最多的是傅里叶红外光谱和光声光谱技术，其中傅里叶红外光谱技术难以避免气体间的交叉吸收干扰，在检测灵敏度和可靠性上存在不足，而光声光谱技术尽管在灵敏度和稳定性上更占优势，但其系统构成复杂，成本较高，在实际应用中受到一定限制。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供一种操作方便，快速可靠的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置。
[0005]为解决上述问题，本发明采取的技术方案是:基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，包括波长可调光源、气室、光电探测器、信号采集处理电路及计算机，波长可调光源通过输入光纤与气室连接，气室通过输出光纤与光电探测器连接，光电探测器经信号采集处理电路与计算机连接。气室用于存放含有多种气体的变压器油，计算机用于根据经待测气体吸收后的光信息根据目前常规方法计算待测气体的浓度。例如根据气体吸收后的剩余光功率或相应阶次谐波强度与气体浓度的对应关系，获得该气体浓度，这些分析方法目前均已成熟应用。
[0006]波长可调光源还设有调制电路，调制电路用于对光源进行频率调制和强度调制。调制电路输出高频正弦调制信号，对光源进行频率调制和强度调制。
[0007]所述的波长可调光源为可调谐激光器，通过嵌入计算机内的控制软件实现波长调节和线宽控制使光源在不同时间段内输出中心波长不同的光。
[0008]为了实现光源在不同时间段内输出中心波长不同的光，所述的波长可调光源包括发光二极管和可调谐滤波片。
[0009]为了实现光源在不同时间段内输出中心波长不同的光，所述的光源包括宽谱红外光源和可调谐滤波片。
[0010]优选的，信号采集处理电路采用锁相放大器。[0011 ] 所述的光电探测器为光电倍增管或雪崩二极管或光电二极管。
[0012]所述的气室是透射式气室或反射式气室。
[0013]应用上述装置进行变压器油中多组分气体检测时，采用时分复用思想，控制波长可调光源在不同时间段内输出中心波长不同的窄线宽光，每个波长对应一种待检测气体的特定吸收谱峰，通过分析对应气体的光谱吸收获得其浓度值。具体步骤如下:根据待检测气体的特征吸收谱峰控制光源输出与其相对应波长的窄线宽光；光经光纤传输进气室中，气室中吸收谱峰与该波长相对应的气体发生光谱吸收，引起光强变化；经光谱吸收后的光输出气室，经光纤输送到光电探测器进行光电转换；光电转换后的信号经信号采集处理电路送入计算机，根据气体吸收后的剩余光功率或相应阶次谐波强度与气体浓度的对应关系，分析获得该气体浓度。
[0014]本实用新型结构简单、成本低廉，采用时分复用思想，实现变压器油中多组分气体的快速可靠检测。解决了不同气体光谱信号交叠造成的检测困难问题，实现多种气体的同步检测，测量灵敏度高，响应速度快。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构图；
[0016]其中，1、调制电路，2、光源,3、输入光纤,4、气室,5、输出光纤,6、光电探测器,7、信号米集处理电路，8、计算机。
【具体实施方式】
[0017]基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，包括波长可调光源2、气室4、光电探测器6、信号采集处理电路7及计算机8，气室4用于存放含有多种气体的变压器油，计算机8用于根据经待测气体吸收后的光信息计算待测气体的浓度；波长可调光源2通过输入光纤3与气室4连接，气室4通过输出光纤5与光电探测器6连接，光电探测器6经信号采集处理电路7与计算机8连接。波长可调光源还设有调制电路1，调制电路I用于对光源进行频率调制和强度调制。所述的波长可调光源2为可调谐激光器，通过嵌入计算机8内的控制软件实现波长调节和线宽控制或所述的波长可调光源2包括发光二极管和可调谐滤波片或所述的光源2包括宽谱红外光源和可调谐滤波片。所述的信号采集处理电路7采用锁相放大器。所述的光电探测器6为光电倍增管或雪崩二极管或光电二极管。所述的气室4是透射式气室或反射式气室。
[0018]计算机根据气体吸收后的剩余光功率或相应阶次谐波强度与气体浓度的对应关系获得该气体浓度为现有技术在此不再赘述。
【权利要求】
1.基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:包括波长可调光源(2)、气室(4)、光电探测器(6)、信号采集处理电路(7)及计算机(8)，波长可调光源(2)通过输入光纤(3)与气室(4)连接,气室(4)通过输出光纤(5)与光电探测器(6)连接,光电探测器(6)经信号采集处理电路(7)与计算机(8)连接。
2.根据权利要求1所述的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:波长可调光源(2)还设有调制电路(1)，调制电路(I)用于对波长可调光源(2)进行频率调制和强度调制。
3.根据权利要求2所述的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:所述的波长可调光源(2)为可调谐激光器。
4.根据权利要求2所述的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:所述的波长可调光源(2)包括发光二极管和可调谐滤波片。
5.根据权利要求2所述的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:所述的波长可调光源(2)包括宽谱红外光源和可调谐滤波片。
6.根据权利要求3或4或5所述的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:所述的信号采集处理电路(7)采用锁相放大器。
7.根据权利要求6所述的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:所述的光电探测器(6)为光电倍增管或雪崩二极管或光电二极管。
8.根据权利要求7所述的基于光谱分析的变压器油中多组分气体检测装置，其特征在于:所述的气室(4)是透射式气室或反射式气室。
【文档编号】G01N21/39GK203929632SQ201420386382
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】韩克俊, 王新刚, 李军, 闫冠峰, 郝娜, 张猛, 丁浩 申请人:山东电力设备有限公司