【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電氣設備故障診斷與評估領域，具體涉及多腔體共振的光聲光譜法測量sf6分解產(chǎn)物氣體的方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、光聲腔用于持續(xù)穩(wěn)定地放大聲信號，是光聲光譜測量的核心部件；光聲腔體中的麥克風將聲波信號轉(zhuǎn)換為可處理的電信號。合理設計的共振腔可實現(xiàn)光聲共振放大，有效抑制背景，顯著提高信噪比，因此更具實用價值。傳統(tǒng)的啞鈴型(h型)共振腔兩端為緩沖腔，中間為共振腔，需要將光源發(fā)出的光準直為細光束穿過共振腔，光程較為有限，被檢測氣體分子不能充分有效的和入射光發(fā)生光聲作用，此外光束質(zhì)量較差的光源容易被共振腔壁面攔截，導致有效信號偏弱，從而產(chǎn)生較大的背景噪聲。
2、基于此，人們提出了t型共振腔檢測系統(tǒng)，使光束經(jīng)過口徑較大的緩沖腔而避免進入細的共振腔，從而充分利用發(fā)散角較大的光源能量。然而，單t型腔無法避免氣流噪聲的影響，導致信號測量偏差過大。在氣體成分檢測中，光譜檢測因其速度快、精確度高而被廣泛應用。傳統(tǒng)的光聲光譜通常使用固定波長的紅外光源，不能實現(xiàn)氣體多組分測試；使用可調(diào)諧紅外激光器雖然可以實現(xiàn)紅外光多波長調(diào)節(jié)，通常價格非常昂貴。
3、現(xiàn)有技術(shù)的光譜檢測通常只能同時檢測一種氣體的濃度。對于sf6氣體分解產(chǎn)物中的多種特征氣體成分，如so2f2、so2f4、sof2、so2、hf等，必須分次測量，無法實現(xiàn)時間上的一致性，降低了測量效率和準確性。在進行sf6氣體分解產(chǎn)物現(xiàn)場檢測時，儀器內(nèi)氣體流動、復雜的環(huán)境條件及較短的紅外光程會引入許多噪聲干擾。因此，在氣體檢測過程中，降低環(huán)境及有效提升紅外光程對信號的測量非常重
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)提供了一種多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的方法及裝置，通過設置多個完全一致的t型諧振腔，能夠扣減環(huán)境噪聲和氣流噪聲等干擾因素，提高氣體濃度檢測的靈敏度，并且能夠適用于對sf6等多組分氣體分解產(chǎn)物的測量。
2、本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案。
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，包括：紅外光源和光聲光譜諧振腔，所述紅外光源為可連續(xù)調(diào)諧激光器，可連續(xù)調(diào)諧激光器與處理單元相連接，用于經(jīng)過調(diào)控后按設置周期發(fā)射紅外光，并將發(fā)射的紅外光傳輸至處理單元，經(jīng)過處理單元調(diào)制得到設置波長的紅外光，處理單元再將調(diào)制后的紅外光傳輸至光聲光譜諧振腔；所述光聲光譜諧振腔包括：緩沖腔體和呈中心對稱地設置于緩沖腔體四周的多個共振腔；每個共振腔均與緩沖腔體連通，構(gòu)成多個完全一致的t型諧振腔；所述緩沖腔體用于容納待測的sf6氣體，并接收來自于處理單元輸出的紅外光；所述共振腔與緩沖腔體配合，用于放大待測sf6氣體吸收紅外光產(chǎn)生的光聲信號，光聲信號經(jīng)過處理后傳輸至計算機，以計算sf6氣體分解產(chǎn)物的濃度。
4、優(yōu)選地，所述緩沖腔體的內(nèi)部設置有紅外光反射單元；所述紅外光反射單元包括：多組弧形紅外光全反射鏡，用于接收射入緩沖腔體內(nèi)部的紅外光，并將紅外光在多組弧形紅外光全反射鏡之間多次反射。
5、優(yōu)選地，所述緩沖腔體用于接收紅外光的位置設置有紅外窗片；所述紅外光處理單元的輸出端設置有用于向緩沖腔體傳輸紅外光的紅外光纖，紅外光纖遠離紅外光處理單元的一端設置有紅外準直器，紅外準直器的發(fā)射端朝向紅外窗片。
6、優(yōu)選地，所述處理單元為多組帶通濾波片，多組帶通濾波片的一端與可連續(xù)調(diào)諧激光器相連接，另一端與紅外光纖相連接。
7、優(yōu)選地，每個所述共振腔內(nèi)部均設置有麥克風，麥克風用于采集待測sf6氣體吸收紅外光產(chǎn)生的光聲信號，光聲信號經(jīng)過處理后傳輸至計算機。
8、優(yōu)選地，所述裝置還包括：信號發(fā)生器和激光控制器；信號發(fā)生器、激光控制器和可連續(xù)調(diào)諧激光器順次連接，用于調(diào)控可連續(xù)調(diào)諧激光器發(fā)射紅外光的周期。
9、優(yōu)選地，所述裝置還包括：鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集器，鎖相放大器與信號發(fā)生器、光聲光譜諧振腔以及數(shù)據(jù)采集器相連接；所述鎖相放大器用于控制信號發(fā)生器，并放大光聲光譜諧振腔輸出的光聲信號；所述數(shù)據(jù)采集器用于對于鎖相放大器發(fā)送的光聲信號進行采集處理并輸送至計算機。
10、優(yōu)選地，所述緩沖腔體呈正方體形，每個共振腔呈圓柱體形，共振腔的數(shù)量為四個，四個共振腔分別設置于緩沖腔體上下左右四個表面，且共振腔的軸線經(jīng)過緩沖腔體的中心。
11、優(yōu)選地，所述緩沖腔體還設置有用于通入待測sf6氣體的緩沖腔體進氣口和用于收集尾氣的緩沖腔體出氣口。
12、第二方面，本專利技術(shù)提供了多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的方法，使用權(quán)利要求前述的多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，包括以下步驟：
13、步驟1、將待測sf6氣體通入光聲光譜諧振腔的緩沖腔體；
14、步驟2、對可連續(xù)調(diào)諧激光器產(chǎn)生的紅外光的周期進行調(diào)制，并將可連續(xù)調(diào)諧激光器發(fā)射的紅外光輸入至處理單元調(diào)制處理，得到設置周期和波長的紅外光；
15、步驟3、調(diào)制后的紅外光進入光聲光譜諧振腔中的緩沖腔體內(nèi)，位于緩沖腔體內(nèi)部的待測sf6氣體吸收紅外光后，產(chǎn)生光聲信號；
16、步驟4、利用多個共振腔放大緩沖腔體內(nèi)部的光聲信號，并將光聲信號傳遞至計算機，利用計算機運算和計算得到待測sf6氣體的分解產(chǎn)物的濃度。
17、優(yōu)選地，利用計算機運算和計算得到多組分待測氣體的分解物的濃度包括以下步驟：
18、通過計算機取來源于多個共振腔的光聲信號的均值；
19、對該均值進行運算和計算，得到多組分待測氣體的分解物的濃度。
20、本專利技術(shù)的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)設置的光聲光譜諧振腔包括多個共振腔，且每個共振腔均可與緩沖腔體組合形成t型諧振腔，構(gòu)成了多個完全一致的t型諧振腔，相較于現(xiàn)有技術(shù)中的單t型光聲結(jié)構(gòu)腔，本專利技術(shù)通過設置多個t型諧振腔，并對測量結(jié)果取平均值的方式，能夠扣減環(huán)境噪聲和氣流噪聲等干擾因素，從而提高了氣體濃度檢測的靈敏度。此外，本專利技術(shù)的紅外光源采取可連續(xù)調(diào)諧激光器，能夠通過電調(diào)制改變輸出紅外光的周期，并通過處理單元對可連續(xù)調(diào)諧激光器發(fā)射的紅外光進行調(diào)制，得到特定波長的紅外光，再將經(jīng)過處理單元調(diào)制后的紅外光輸入至光聲光譜諧振腔中，以分析痕量氣體濃度。通過對紅外光波長和周期的調(diào)制，能夠滿足sf6分解產(chǎn)物中不同組分濃度的測量需求。相比較于傳統(tǒng)的可調(diào)諧紅外激光器，實現(xiàn)了價格的明顯降低。
21、為了進一步對增強測量效果，本專利技術(shù)中還在緩沖腔體的內(nèi)部設置有紅外光反射單元，通過將射入緩沖腔體內(nèi)的紅外光進行多次反射，有效提升了紅外光的光程，明顯增強了紅外光與待測氣體的光聲作用效果，有助于提高測量靈敏性和準確性。
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1.多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，包括：紅外光源和光聲光譜諧振腔(5)，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
10.多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多腔體共振光聲光譜法測量SF6氣體分解產(chǎn)物的方法，其特征在于：
...【技術(shù)特征摘要】
1.多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，包括：紅外光源和光聲光譜諧振腔(5)，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的多腔體共振光聲光譜法測量sf6氣體分解產(chǎn)物的裝置，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：石一峰，潘曉明，楊翔宇，夏東，車路，王思齊，杜新宇，劉宏宇，鐘鋮奇，田志勇，錢杰，葉芳，張輝，楊啟明，趙子寧，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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