基于光聲光譜技術(shù)的多組分氣體檢測方法研究.pdf

1、油紙作為充油式電力變壓器的主要絕緣介質(zhì)，在變壓器長期運(yùn)行過程中，由于絕緣過熱和局部放電，會裂解產(chǎn)生部分溶解于油中的特征氣體。分析油中溶解氣體的成分和含量，能夠有效地判斷變壓器故障的類型、程度和發(fā)展趨勢，因此檢測變壓器油中溶解氣體的濃度對變壓器的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。目前的變壓器油中溶解氣體檢測裝置普遍存在兩個主要問題，即傳感器的精度和長期穩(wěn)定性不高以及多組分氣體間的交叉影響帶來檢測誤差。要解決這兩個問題，需要選擇新型的氣體檢測技術(shù)

2、。 氣體光聲光譜技術(shù)是一種基于光聲效應(yīng)的微量氣體檢測技術(shù)，它具有高靈敏度、高選擇性、大動態(tài)檢測范圍的優(yōu)點(diǎn)，在變壓器油中溶解多組分氣體檢測的應(yīng)用中有著廣闊的前景。結(jié)合目前氣體光聲光譜檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀并針對其中不足之處，論文從光聲光譜技術(shù)應(yīng)用于多組分氣體濃度的檢測入手，在闡述光聲信號產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上分析了光聲信號強(qiáng)度與CO、CO<,2>、CH<,4>、C<,2>H<,2>、C<,2>H<,6>、C<,2>H<,4>六種氣體濃度的關(guān)

3、系特性。根據(jù)氣體光聲光譜檢測的原理對光聲光譜試驗平臺的組成分別進(jìn)行了說明，然后根據(jù)試驗平臺應(yīng)用于變壓器油中溶解多組分氣體檢測的具體要求提出了試驗平臺的設(shè)計思路。分析了其中最為關(guān)鍵的部分一光聲池的設(shè)計原理和參數(shù)設(shè)置，并設(shè)計實現(xiàn)了縱向共振光聲池。 在LabvIEW平臺中集成Simulink仿真模型構(gòu)建虛擬信號檢測系統(tǒng)作為光聲光譜試驗平臺的組成部分，并且針對光聲信號檢測過程中的強(qiáng)噪聲干擾，采用互相關(guān)分析和混沌檢測相結(jié)合的方法來提取微弱

4、信號。通過光聲信號檢測的實驗結(jié)果表明了該虛擬系統(tǒng)對于強(qiáng)噪聲下的微弱信號非常敏感且具有較高的檢測精度，能有效地抑制強(qiáng)噪聲并改善信噪比。 通過光聲光譜試驗平臺上單一組分氣體和多組分氣體實驗結(jié)果的對比，分析了多組分氣體間的吸收交叉影響，根據(jù)氣體交叉影響的修正思路在MATLLAB環(huán)境下建立了基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的修正模型，并對網(wǎng)絡(luò)建模算法進(jìn)行改進(jìn)以提升網(wǎng)絡(luò)性能。通過實驗表明了該方法能有效地修正氣體間的交叉影響；同時由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)特性