检测流体中的组分的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于检测样本流体中的组分的系统和方法，该系统包括具有样本流体的第一腔室和连接到该第一腔室的第二腔室，其中该第二腔室具有参考流体。该系统包括调制光源，用于向该样本流体和该参考流体发射调制光束，以在该第一腔室中产生第一声学信号并且在该第二腔室中产生第二声学信号。该系统进一步包括设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器，用于检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异。该系统包括基于处理器的模块，该模块可通信地连接到该压力传感器，并且配置成接收指示该差异的信号且确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。

【技术实现步骤摘要】
检测流体中的组分的方法和系统
本专利技术实施例总体上涉及一种检测系统，具体来说，涉及一种使用光声光谱(PAS)技术测量以下项中的至少一项的检测系统:流体中的组分和该组分的浓度。
技术介绍
电气设备，例如变压器，使用具有热学和绝缘性质良好的流体来将电气设备的部件封装在密闭壳中，以便散逸线圈产生的热量。该流体可以是油，例如蓖麻油、矿物油、氯化二苯基硅油等合成油或者类似的油。 如果电气设备或者电气设备的部件发生故障，例如变压器的线圈故障，则可能导致运行中断。因此需要监控电气设备，以通过检测早期故障来预测潜在故障。监控电气设备的公知方法包括分析围绕该设备循环的流体的多个参数。 流体中存在的可燃气体总量(TCG)被公知为提供有关浸入流体中的电气设备的运行状态的信息。为尽早检测故障，分析流体中的溶解气体。例如，诸如一氧化碳、二氧化碳或者类似气体等气体组分的存在及其浓度可以指示设备的热力老化。类似地，诸如氢气、碳氢化合物或者类似气体等气体组分可以指示介电击穿等故障。 诸如气体色谱法(GC)、光学光谱法和光声光谱法(PAS)等用于分析溶解气体的已知方法需要从流体中提取气体。诸如真空提取和顶部空间提取法等已知的提取技术存在各种缺点，例如重现性问题和复杂性提高的问题。 因此，需要做出技术改进，以便测量用于电器设备中的流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面公开了一种用于检测样本流体中的组分的系统。该系统包括第一腔室，该第一腔室具有该样本流体，以及第二腔室，该第二腔室连接到该第一腔室，其中该第二腔室具有参考流体。该系统还包括调制光源，用于向该样本流体和该参考流体发射调制光束，以在该第一腔室中产生第一声学信号并且在该第二腔室中产生第二声学信号。该系统进一步包括设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器，用于检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异。该系统包括基于处理器的模块，该模块可通信地连接到该压力传感器并且配置成从该压力传感器接收指示该差异的该信号并且基于指示该差异的该信号确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。 根据本专利技术的另一个方面公开了一种用于检测样本流体中的组分的方法。该方法包括向第一腔室中的样本流体以及第二腔室中的参考流体发射调制光束，其中该第二腔室连接到该第一腔室。该方法还包括响应于发射的调制光束，在该第一腔室中产生第一声学信号以及在该第二腔室中产生第二声学信号。该方法进一步包括通过设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器来检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异。该方法还包括将指示该差异的信号从该压力传感器传输到基于处理器的模块，并且通过该基于处理器的模块，基于指示该差异的该信号而确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。 优选的，其中所述发射调制光束包括产生光束波长在所述组分的吸收光谱波长范围内的所述调制光束。 优选的，其中所述发射调制光束包括调制以下项中的至少一项:所述光束的强度和所述光束的波长。 优选的，其中产生所述第一声学信号包括产生对应于所述样本流体的样本液体的第三声学信号以及对应于所述样本流体的所述组分的第四声学信号。 优选的，其中所述第二声学信号对应于所述参考流体，所述参考流体包括参考液体。 优选的，其中所述检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异包括通过所述第二声学信号中和或大体上中和所述第三声学信号，所述第三声学信号传输到所述压力传感器的第一侧，所述第二声学信号传输到所述压力传感器的与所述第一侧相对的第二侧。 优选的，其中指示所述差异的所述信号包括以下项中的一项:光信号、电信号和压力信号。 优选的，其中所述确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项包括测量指示所述差异的所述信号的振幅值。 优选的，其中所述确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项包括基于所测量的振幅值而测量所述组分的所述浓度。 【附图说明】 在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本专利技术实施例的这些和其他特征以及方面，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中: 图1是根据示例性实施例监控的电气设施的示意图； 图2示出了根据示例性实施例的检测系统； 图3示出了根据示例性实施例的压力波前中心以及压力传感器的相对位置； 图4示出了根据示例性实施例的曲线图，该图示出了通过压力传感器检测的压力波形的变化； 图5示出了根据示例性实施例的检测系统的并排布置； 图6示出了根据示例性实施例的检测系统的并排布置的俯视图； 图7示出了根据示例性实施例的检测系统的同心布置； 图8示出了检测系统，该检测系统具有分为两个腔室的单个外壳； 图9示出了根据示例性实施例的曲线图，该图示出了与参考液体对应的光声压力波的振幅的变化； 图10示出了根据示例性实施例的曲线图，该图示出了与样本流体中的组分对应的光声压力波的振幅的变化； 图11是根据示例性实施例的参考液体的吸收光谱的示意图； 图12是根据示例性实施例，与多个气体组分对应的吸收光谱的示意图；以及 图13是根据示例性实施例检测溶解在液体中的组分的示例性步骤的流程图。 【具体实施方式】 本专利技术的实施例涉及一种用于使用光谱分析法检测流体中的组分的存在的系统和方法。具体来说，技术效果是在特定实施例中，使用光声光谱(PAS)技术确定液体中的溶解气体的成分和浓度。从调制光源向第一腔室中的样本流体以及第二腔室中的参考流体发射光束，其中该第二腔室连接到该第一腔室。设置在第一腔室与第二腔室之间的压力传感器用于测量第一腔室中产生的第一声学信号与第二腔室中产生的第二声学信号之间的差异。可通信地连接到该压力传感器的基于处理器的模块从该压力传感器接收指示该差异的信号并且基于指示该差异的该信号确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。 图1示出了电气设施100，该电气设施设有用于检查此处公开的设备的示例性系统。电气设施100具有电气基础设施102，该电气基础设施具有待检查的设备104、106。在图示的实施例中，设备104、106是变压器。设备104通过示例性检查系统108监控，而设备106通过另一个示例性检查系统110监控。此外，移动操作员112可以使用便携式诊断子系统114来迅速准确地诊断设备104、106的健康状况。此外，电气设施100还可以配备远程监控和诊断子系统116，以提供连续资产监控功能。在本实例中，远程监控包括在线故障监控和故障趋势分析，以预测设备104、106的故障。在此处应注意，图示的电气设施100不得视为限制性的。换言之，示例性检查系统适用于需要检测流体中组分存在的其他应用。 图2示出了根据示例性实施例用于检查系统108、110中的至少一个检查系统中的检测系统200。检测系统200包括调制光源202，该调制光源用于向装入第一腔室218中的样本流体232发射调制光束220,以产生“第一声学信号”238。此处该“第一声学信号” 238是由样本流体232的温度波动产生的压力信号，其中该温度波动是由调制光束220引起的。调制光源202进一步向装入第二腔室216中的参考流体234本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：第一腔室，所述第一腔室具有样本流体；第二腔室，所述第二腔室连接到所述第一腔室，其中所述第二腔室具有参考流体；调制光源，用于向所述样本流体和所述参考流体发射调制光束，以在该第一腔室中产生第一声学信号并且在该第二腔室中产生第二声学信号；设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器，用于检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异；以及基于处理器的模块，所述模块可通信地连接到所述压力传感器，并且配置成从所述压力传感器接收指示所述差异的信号且基于指示所述差异的所述信号确定所述样本流体中的组分和所述组分的浓度这两项中的至少一项。

【技术特征摘要】
2013.08.29 IN 3839/CHE/20131.一种系统，包括: 第一腔室，所述第一腔室具有样本流体； 第二腔室，所述第二腔室连接到所述第一腔室，其中所述第二腔室具有参考流体； 调制光源，用于向所述样本流体和所述参考流体发射调制光束，以在该第一腔室中产生第一声学信号并且在该第二腔室中产生第二声学信号； 设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器，用于检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异；以及 基于处理器的模块，所述模块可通信地连接到所述压力传感器，并且配置成从所述压力传感器接收指示所述差异的信号且基于指示所述差异的所述信号确定所述样本流体中的组分和所述组分的浓度这两项中的至少一项。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述样本流体进一步包括样本液体，并且其中所述组分是溶解在所述样本液体中的气体组分。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：N卡伍里塞图马哈文，S迈蒂，N乔扈里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US