一種基于脈沖紅外光源的光聲光譜氣體檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光譜檢測領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于脈沖紅外光源的用于變壓器油中C0、C02、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等多種氣體濃度檢測的光聲光譜氣體檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其運行是否可靠，直接決定著供電系統(tǒng)的可靠性。油中溶解氣體分析是診斷變壓器潛伏性故障最有效的方法之一。通過對變壓器油中氣體的濃度檢測，可以實時的監(jiān)測變壓器的運行狀況，診斷變壓器內(nèi)部存在的故障性質(zhì)、類型、嚴(yán)重程度并預(yù)測故障發(fā)展的趨勢，實現(xiàn)變壓器的狀態(tài)檢修。
[0003]對于大型電力變壓器，目前幾乎都是用油來絕緣和散熱。變壓器油與油中的固體有機(jī)絕緣材料(紙和紙板等)，在運行電壓下隨運行時間的增加，因放電和熱的作用會逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的各種低分子烴類及co、co2氣體，變壓器的內(nèi)部絕緣故障常常伴隨著局部過熱和局部放電現(xiàn)象，會使油或紙分解產(chǎn)生C0、C02、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等氣體。當(dāng)故障不太嚴(yán)重、產(chǎn)生氣量較少時，所產(chǎn)生的氣體形成的氣泡會在油里經(jīng)對流、擴(kuò)散、不斷地溶解于絕緣油中；當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在潛伏性過熱或放電故障時，就會加快這些氣體的產(chǎn)生速度，產(chǎn)生速率大于溶解速率時，在變壓器里會有一部分氣體進(jìn)入氣體繼電器。此外，發(fā)熱和放電的產(chǎn)生程度不同，所產(chǎn)生的氣體種類、油中溶解氣體的濃度、各種氣體的比例關(guān)系也不相同，而與絕緣油的種類與牌號無關(guān)。因此，油中溶解氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，通過對油中溶解氣體進(jìn)行在線監(jiān)測，便可發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的發(fā)熱和放電性故障。
[0004]變壓器油中氣體檢測目前主要采用的是氣相色譜技術(shù)，其采用載氣將油氣分離設(shè)備分離出的氣體樣本帶入到色譜柱中，由于各組分在色譜柱中的氣相和固定液液相間的分配系數(shù)不同，因此各組份在色譜柱的運行速度也就不同，經(jīng)過一定的柱長后，順序離開色譜柱進(jìn)入檢測器，經(jīng)檢測后轉(zhuǎn)換為電信號再經(jīng)過一定的算法最終得到各種氣體的濃度值。這種檢測方法存在較為明顯的缺點:其需要載氣來帶入氣體樣本，而載氣為消耗品；色譜柱使用后存在老化、污染和飽和等多種問題。這些缺點使得基于氣相色譜技術(shù)的變壓器油中氣體檢測設(shè)備存在后期維護(hù)工作量大、維護(hù)成本高的問題，不符合當(dāng)前電網(wǎng)“無人值守式變電站”的建設(shè)趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中變壓器油中氣體檢測存在后期維護(hù)工作量大、維護(hù)成本高的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決以上技術(shù)的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于脈沖紅外光源的光聲光譜氣體檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括紅外光源、濾光輪、光聲池、微音器、帶通濾波放大電路和數(shù)據(jù)采集及控制模塊；
[0007]所述的濾光輪安裝多組不同的濾光片，可控制濾光輪選擇任意一組濾光片；
[0008]所述紅外光源發(fā)出的脈沖信號經(jīng)過所述濾光輪后進(jìn)入所述光聲池，所述光聲池中的樣品氣體吸收該信號后受到激發(fā)產(chǎn)生壓力波；
[0009]所述微音器設(shè)置在所述光聲池中，將所述壓力波轉(zhuǎn)換為電信號；
[0010]所述電信號通過所述放大電路放大后被所述數(shù)據(jù)采集及控制模塊采集并處理，由此完成氣體檢測。
[0011 ]優(yōu)選地，發(fā)射光源為脈沖紅外光源。
[0012]優(yōu)選地，所述光聲池采用非共振式光聲池，其材質(zhì)為銅材質(zhì)，并且所述光聲池的入射口放置寬譜濾光片。
[0013]優(yōu)選地，所述氣體檢測裝置還包括電磁閥和真空栗，所述電磁閥用于控制所述光聲池進(jìn)氣口和出氣口的開關(guān);所述真空栗用于將所述光聲池中的樣品氣體抽出；所述電池閥和所述真空栗均與所述數(shù)據(jù)采集和控制模塊連接。
[0014]優(yōu)選地，所述微音器由帶通濾波放大電路提供的24V，4mA恒流源驅(qū)動。
[0015]優(yōu)選地，所述帶通濾波放大電路由二階高通和低通濾波電路組成帶通濾波電路，放大倍數(shù)動態(tài)可調(diào)。
[0016]優(yōu)選地，所述的微音器包含壓力場傳聲器和前置放大器。。
[0017]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得以下有益效果:
[0018](I)與氣相色譜技術(shù)相比，不需要載氣，不需要容易老化、污染色譜柱，后期維護(hù)工作量小，維護(hù)成本低;光聲池內(nèi)腔(一般僅2_3mL)容積較小，意味著僅需少量樣品即可進(jìn)行測試，且便于迅速清理光聲室以滿足快速、連續(xù)測量的要求；
[0019](2)與采用DFB激光器的光聲光譜氣體檢測裝置相比，前者只能對I種氣體進(jìn)行濃度檢測。而本發(fā)明的檢測裝置采用脈沖紅外光源配合安裝了 6中濾光片的濾光輪使用，可同時對CO、C02、CH4、C2H2、C2H4和C2H6等多種氣體同時進(jìn)行濃度檢測；
[0020](3)與其他紅外光源光聲光譜氣體檢測裝置相比，本發(fā)明采用PWM電信號調(diào)制產(chǎn)生脈沖紅外光信號，大大提高了紅外光源的工作穩(wěn)定性和壽命，同時避免了光學(xué)斬波器的使用，有效降低了系統(tǒng)成本。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2是帶通濾波放大電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]附圖標(biāo)記如下:紅外光源1、濾光輪2、濾光片3、寬譜玻片4、進(jìn)氣口5、出氣口 6、光聲池7、微音器8、1#電磁閥9、2#電磁閥10、真空栗11、帶通濾波放大電路12、數(shù)據(jù)采集及控制模塊13、恒流源電路121、一級放大電路122、高通濾波電路123、低通濾波電路124、二級放大電路125、放大倍數(shù)控制電路126、低通濾波電路127。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明