變壓器油中微弱乙炔氣體的光聲光譜檢測特性研究.pdf

1、變壓器油中溶解乙炔(C2H2)氣體是用來表征變壓器故障類型的重要特征量之一，乙炔氣體的含量分析可判斷油紙絕緣中是否發(fā)生局部放電或有電弧的產(chǎn)生，因此，微弱C2H2氣體含量的檢測對變壓器運行狀態(tài)的在線評估和變壓器壽命的預(yù)測具有重要的意義。氣體光聲光譜是基于光聲效應(yīng)的一種微量氣體檢測技術(shù)，它具有不消耗被測氣體、高靈敏度、高選擇性、大動態(tài)檢測范圍等優(yōu)點，在變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測中有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 論文首先分析了變壓器油中溶

2、解氣體光聲光譜檢測的原理及氣體的光聲信號產(chǎn)生機(jī)理，推導(dǎo)了氣體濃度與光聲信號的關(guān)系；設(shè)計搭建了基于DFB半導(dǎo)體激光器的實驗室變壓器油中溶解氣體光聲光譜檢測平臺，分析了氣體光聲系統(tǒng)中的噪聲源。
　　 光聲池作為光聲信號的信號源，是光聲光譜檢測系統(tǒng)中最為重要的部分。論文利用COMSOL Multiphysics3.2，有限元模擬分析了光聲池內(nèi)光聲信號的分布及腔體的諧振特性，對原有的傳輸線理論進(jìn)行了簡化改進(jìn)，建立了一維光聲信號傳輸模型，

3、分析討論了不同幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)以及溫度對光聲池特性參數(shù)的影響，基于模型設(shè)計制作了一維縱向諧振光聲池。
　　 論文詳細(xì)分析了乙炔氣體的紅外吸收特性理論，選擇中心波長為6578.576cm-1(=1520.09nm)處的譜線作為C2H2的特征吸收譜線；從光源輻射特性、光聲池分析和光聲系統(tǒng)噪聲三方面對氣體光聲檢測系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析；利用DFB半導(dǎo)體激光器的窄線寬及其波長調(diào)諧特性研究了近紅外1.5μm附近乙炔分子高分辨率光聲光譜；實驗研究

4、了光聲信號與激光功率和氣體濃度的關(guān)系，在不考慮氣體吸收飽和效應(yīng)的情況下，光聲信號隨激光功率和乙炔氣體濃度的增加而線性增大；分析了溫度和壓力對乙炔氣體光聲檢測的影響，在290～320K范圍下，光聲信號最大值隨溫度的升高而略微減小，在同一諧振頻率下的光聲信號隨溫度的升高而變化較大，在0.1MPa以下，隨著氣體壓力的增加，乙炔氣體的光聲信號增強；提出了一種基于最小二乘回歸的乙炔氣體光聲定量分析方法，并與氣相色譜分析結(jié)果進(jìn)行比較，驗證了該方法的