【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测，尤其是一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法及装置。
技术介绍
1、sf6气体绝缘组合电器(gis)，以sf6气体作为绝缘介质，具有绝缘强度高、运行稳定、占地面积小和维护工作量小等优点，在电力系统中，尤其是大中城市电网建设和改造中得到愈来愈广泛的应用。但从近年来的运行情况看，其内部不可避免的缺陷仍会引起故障并随着运行时间的增长而不断扩大，一旦故障发生，gis由于其全封闭组合式结构使得故障定位和检修工作的执行非常困难，且与分离式结构设备相比，其事故的平均停电检修时间更长、停电范围更广，由此常常导致极大的经济损失。
2、gis母线是gis中重要的元件，其故障模式主要有机械故障、过热性故障和放电性故障三种类型，且以后两种为主，并且机械故障常以过热性故障和放电性故障的形式表现出来。gis母线的过热性故障通常是由于接触不良等原因而使得设备的热应力超过正常值，造成绝缘加速劣化。gis母线的过热性故障的初期一般表现为持续的局部温度过高，导致设备内的主要绝缘介质sf6气体在局部高温的作用下发生分解，并与其中混杂的氧气(o2)、水蒸气(h2o)以及热源处的金属物质发生反应，生成如氟化硫酰(so2f2)、氟化亚硫酰(sof2)、二氧化碳(co2)等产物；当gis内部发生局部放电时，在电场作用下，sf6气体会发生分解反应，生成如sf5、sf4、sf3、sf2、sf等低氟硫化物。如果pd发生在纯净的sf6气体中，上述低氟硫化物只要扩散出局部强电场区，就会很快复合并还原为sf6气体，对设备的绝缘性能不会带来大的改变。然
3、由于gis故障所产生的气体吸收光谱大都在红外及近红外区域，因此光声光谱微量气体检测技术具有很大的应用前景。光声光谱检测技术具有吸收波段窄、响应速度快、检测灵敏度高等特点，运用本技术可实现gis故障的高效实时在线监测。现有的波长强度调制实验装置，主要包括信号发生器、温度控制器、电流控制器、激光器底座、激光器、光声池、微音器、锁相放大器。该调制方法的主要缺点是：单一的方波调制只能调整高电平。
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法及装置，将gis故障所产生的特征气体及背景气通入光声池内，运用方波强度调制技术和二次谐波波长调制技术分别对光声池内气体进行检测，并获得反映目标气体浓度的数据，比较了两种不同调制技术的优略，为进一步完善评估sf6电气设备绝缘状态提供可靠的实验基础。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法，包括以下步骤：
4、步骤1、将低频的锯齿波与高频的正弦波进行叠加；
5、步骤2、通过扫描锯齿波的幅值与偏置电压使得激励光的波长与目标气体的吸收峰相重合；
6、步骤3、检测目标气体吸收所产生的二次谐波信号；
7、步骤4、通过二次谐波信号反推出目标气体浓度。
8、可供选择的，步骤3中，将气体存于光声池，通过采集声信号检测目标气体吸收所产生的二次谐波信号。
9、可供选择的，步骤3中，通过锁相放大器输出相应的二次谐波信号。
10、一种基于光声光谱波长调制的气体检测装置，包括信号发生器，所述信号发生器通过加法器连接有激光器驱动，所述激光器驱动连接有激光器；还包括反应池，所述反应池对应设置有信号采集装置，所述信号采集装置连接有锁相放大器。
11、可供选择的，所述反应池为光声池；所述信号采集装置为微音器。
12、可供选择的，所述微音器还连接有一供电电源。
13、可供选择的，所述光声池为一空心的金属腔体。
14、可供选择的，所述光声池两端设有金属气体阀门。
15、可供选择的，所述光声池的两个金属阀门的一个与存储待测气体的气袋相连，另一个与真空泵相连。
16、可供选择的，所述激光器为dfb激光器。
17、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术所提供的一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法及装置，有效提高光声光谱气体检测有效信号，大幅降低gis故障气体检测下限，且具有较好的鲁棒性，检测的精度高，装置结构简单，成本低等特点。本专利技术可广泛提高gis内部例如h2s、so2、co2等故障气体检测的灵敏度。
19、2、本专利技术所提供的一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法及装置，能够将锯齿波和正弦波进行叠加，将激光波长与功率分别进行调节，运用锯齿波来调节激光器的波长，运用正弦波来调节激光器出射光的功率，使得调节方式更加科学和方便。
20、3、本专利技术所提供的一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法及装置，对于同一套光声光谱气体检测系统，相较于方波强度调制，能有效提高光声信号，提高光声光谱检测灵敏度和降低系统检测下限；激光器驱动能够设置和稳定维持激光器工作时的温度和驱动电流，消除了外界环境的干扰，确保实验的准确性；经过算法优化，加法器对于检测系统的噪声波动影响可以省略。
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1.一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于光声光谱波长调制的气体检测方法，其特征在于：步骤3中，将气体存于光声池(4)，通过采集声信号检测目标气体吸收所产生的二次谐波信号。
3.如权利要求1所述的基于光声光谱波长调制的气体检测方法，其特征在于：步骤3中，通过锁相放大器(7)输出相应的二次谐波信号。
4.一种基于光声光谱波长调制的气体检测装置，其特征在于：包括信号发生器(1)，所述信号发生器(1)通过加法器连接有激光器(3)驱动(2)，所述激光器(3)驱动(2)连接有激光器(3)；还包括反应池，所述反应池对应设置有信号采集装置，所述信号采集装置连接有锁相放大器(7)。
5.如权利要求4所述的基于光声光谱波长调制的气体检测装置，其特征在于：所述反应池为光声池(4)；所述信号采集装置为微音器(5)。
6.如权利要求5所述的基于光声光谱波长调制的气体检测装置，其特征在于：所述微音器(5)还连接有一供电电源(6)。
7.如权利要求5所述的基于光声光谱波长调制的气体
8.如权利要求5所述的基于光声光谱波长调制的气体检测装置，其特征在于：所述光声池(4)两端设有金属气体阀门。
9.如权利要求5所述的基于光声光谱波长调制的气体检测装置，其特征在于：所述光声池(4)的两个金属阀门的一个与存储待测气体的气袋相连，另一个与真空泵相连。
10.如权利要求1所述的基于光声光谱波长调制的气体检测装置，其特征在于：所述激光器(3)为DFB激光器(3)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光声光谱波长调制的气体检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于光声光谱波长调制的气体检测方法，其特征在于：步骤3中，将气体存于光声池(4)，通过采集声信号检测目标气体吸收所产生的二次谐波信号。
3.如权利要求1所述的基于光声光谱波长调制的气体检测方法，其特征在于：步骤3中，通过锁相放大器(7)输出相应的二次谐波信号。
4.一种基于光声光谱波长调制的气体检测装置，其特征在于：包括信号发生器(1)，所述信号发生器(1)通过加法器连接有激光器(3)驱动(2)，所述激光器(3)驱动(2)连接有激光器(3)；还包括反应池，所述反应池对应设置有信号采集装置，所述信号采集装置连接有锁相放大器(7)。
5.如权利要求4所述的基于光声光谱波长调制的气体检测装...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓保家，张盈，代靓君，李龙，姚强，李胜芳，张施令，杨华夏，曾福平，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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