一种基于紫外光谱法的气体组分检测方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于紫外光谱法的气体组分检测方法和装置，包括：紫外光源与设置于气体吸收池的入口外侧的准直镜相连，提供检测时的紫外光；设置于气体吸收池入口内侧的第一凹形反射镜和设置于气体吸收池出口内侧的第二凹形反射镜依次反射准直后的紫外光，直至反射至聚焦镜，其中，依次反射的反射光通过预先注入的待测气体；光谱仪对聚焦后的反射光进行光谱分析，并将得到的吸收光谱发送给数据处理装置；数据处理装置根据输入的紫外光的波长和功率值、待测气体的气压和温度、吸收光谱以及预先存储的气体紫外光吸收光谱的标准图谱进行对比分析，得到待测气体的组分及含量，并进行显示，以实现提高检测SF6分解组分的效率和精度的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绝缘设备中气体组分带电检测
，更具体地说，涉及一种基于紫外光谱法的气体组分检测方法和装置。
技术介绍
六氟化硫(SF6)环网柜在电网配网中应用广泛。近年来，环网柜故障频发，并经常释放有毒气体。因为环网柜在制造时可能出现毛刺，在安装运输过程中出现部件松动或接触不良，这些情况都会引起电极电位浮动、局部过热、运行中绝缘老化、金属微粒，会产生早期绝缘缺陷，从而导致不同程度的局部放电(Partial Discharge，简称PD)，生成二氟化硫酰(SO2F2)、氟化亚硫酰(SOF2)、硫化氢(H2S)、二硫化碳(CS2)、二氧化硫(SO2)等多种特征分解组分。一方面这些特征分解组分会腐蚀环网柜内的固体绝缘材料，加剧材料老化；另一方面绝缘气体SF6的分解会导致气体绝缘性能的下降，加重PD程度。最终可能导致环网柜绝缘故障，甚至引发环网柜爆炸，严重影响人身及设备安全。因此，必须加强对环网柜气体组分的检测。在现有技术中，基于红外光谱法检测SF6特征分解组分的装置能够实现对环网柜气体组分的检测，该装置包括：窄线宽可调谐激光器、吸收气室、光电探测器、数据处理模块和真空泵。但其采用窄线宽可调谐激光器，在对不同特征组分进行检测时，需要设定不同的光源，加大了检测的工作量，不利于现场对SF6特征分解组分的快速检测，同时，各特征分解组分在红外光下的吸收峰存在交叉重叠，对检测造成干扰，致使红外光检测精度大大降低。因此，如何提高检测SF6分解组分的效率和精度，成为本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于紫外光谱法的气体组分检测方法和装置，以实现提高检测SF6分解组分的效率和精度的目的。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于紫外光谱法的气体组分检测装置，包括：紫外光源、气体吸收池、光谱仪和数据处理装置；所述紫外光源与设置于所述气体吸收池的入口外侧的准直镜相连，用于提供检测时所需要的紫外光；所述气体吸收池的入口内侧设置有第一凹形反射镜，所述气体吸收池的出口内侧设置有第二凹形反射镜，所述气体吸收池的出口外侧设置有聚焦镜；所述第一凹形反射镜和所述第二凹形反射镜依次反射经所述准直镜准直的所述紫外光，直至反射至所述聚焦镜，其中，依次反射的反射光通过预先注入所述气体吸收池内的待测气体；所述光谱仪与所述聚焦镜相连，用于对所述聚焦镜聚焦后的所述反射光进行光谱分析，并将分析获得的吸收光谱发送给所述数据处理装置；所述数据处理装置与所述光谱仪相连，用于根据输入的所述紫外光的波长和功率值、所述气体吸收池内待测气体的气压和温度、所述吸收光谱以及预先存储的气体紫外光吸收光谱的标准图谱进行对比分析，得到并显示所述待测气体的组分及含量。优选的，所述气体吸收池，包括：壳体、进气口、出气口、第一控制阀、第二控制阀、真空泵、压力表、温度表、第一凹型反射镜和至少两个第二凹型反射镜；所述壳体的入口外侧的一端与准直镜相连，所述壳体出口外侧的一端与聚焦镜相连，所述壳体，用于存储待测气体；所述进气口设置于所述壳体上并与所述第一控制阀相连，用于注入所述待测气体；所述出气口设置于所述壳体上并与所述第二控制阀相连，用于排放所述待测气体；所述真空泵与所述第二控制阀相连，用于在检测前将所述壳体抽至真空状态，及在检测结束后，将所述壳体中的所述待测气体抽净排出；所述压力表设置于所述壳体上，用于测量并显示所述壳体内所述待测气体的压力；所述温度表设置于所述壳体上，用于测量并显示所述壳体内所述待测气体的温度；所述第一凹型反射镜设置于所述壳体的入口内侧；至少两个所述第二凹型反射镜设置于所述壳体的出口内侧且位于同一垂直平面，所述第二凹型反射镜的尺寸小于所述第一凹型反射镜的尺寸；所述第一凹型反射镜接收所述准直镜将所述紫外光进行准直后生成的平行光，并反射给一个所述第二凹型反射镜，并在接收到所述第二凹型反射镜反射的反射光后反射给另一个所述第二凹型反射镜，由所述第二凹型反射镜再次将所述反射光反射至所述第一凹型反射镜，所述反射光在所述第一凹型反射镜和至少两个所述第二凹型反射镜之间依次反射，直至反射至所述聚焦镜。优选的，还包括：尾气处理装置；所述尾气处理装置与所述真空泵相连，用于将所述真空泵抽出的气体进行处理。优选的，所述壳体为长度范围为22-26cm，宽度范围为9.5-13.5cm，高度范围为8.5-12.5cm的长方形壳体，所述壳体的材料为具有厚度的不锈钢板，且所述壳体的内表面上涂覆有镀膜；所述进气口和所述出气口的直径范围为5-7mm。优选的，所述第一控制阀和所述第二控制阀相同或不同，包括：手动阀、电磁阀、气动阀或液压阀。优选的，所述紫外光源，包括：氘灯，以及与所述氘灯相连的氘灯温度控制器；所述氘灯，通过光纤与所述准直镜的输入端连接，用于提供检测所述待测气体时所需要的紫外光；所述氘灯温度控制器，用于控制所述氘灯发射紫外光时的温度。优选的，所述氘灯，通过单模光纤和光纤接头与所述准直镜的输入端相连。优选的，所述数据处理装置，包括：计算机或平板电脑。优选的，所述数据处理装置，通过通用串行总线与所述光谱仪相连。一种基于紫外光谱法的气体组分检测方法，适用于权利要求1-9中任意一项所述的基于紫外光谱法的气体组分检测装置，所述基于紫外光谱法的气体组分检测装置，包括：紫外光源、气体吸收池、光谱仪和数据处理装置；所述紫外光源向设置于所述气体吸收池的入口外侧的准直镜发射紫外光；设置于所述气体吸收池的入口内侧的第一凹型反射镜和设置于所述气体吸收池的出口内侧的第二凹型反射镜，依次反射经所述准直镜准直后的所述紫外光，直至反射至设置于所述气体吸收池的出口外侧的聚焦镜，其中，依次反射的反射光通过预先注入所述气体吸收池内的待测气体；所述光谱仪对所述聚焦镜聚焦后的所述反射光进行光谱分析，并将分析获得的吸收光谱发送给所述数据处理装置；所述数据处理装置根据输入的所述紫外光的波长和功率值、所述气体吸收池内待测气体的气压和温度、所述吸收光谱以及预先存储的气体紫外光吸收光谱的标准图谱进行对比分析，得到并显示所述待测气体的组分及含量。从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的一种基于紫外光谱法的气体组分检测装置包括：紫外光源、气体吸收池、光谱仪和数据处理装置；紫外光源与设置于气体吸收池的入口外侧的准直镜相连，提供检测时所需要的紫外光；气体吸收池的入口内侧设置有第一凹形反射镜，气体吸收池的出口内侧设置有第二凹形反射镜，气体吸收池的出口外侧设置有聚焦镜；第一凹形反射镜和第二凹形反射镜依次反射经准直镜准直的紫外光，直至反射至聚焦镜，其中，依次反射的反射光通过预先注入气体吸收池内的待测气体；光谱仪与聚焦镜相连，对聚焦镜聚焦后的反射光进行光谱分析，并将分析获得的吸收光谱发送给数据处理装置；所述数据处理装置与所述光谱仪相连，用于根据输入的所述紫外光的波长和功率值、所述气体吸收池内待测气体的气压和温度、所述吸收光谱以及预先存储的气体紫外光吸收光谱的标准图谱进行对比分析，得到并显示所述待测气体的组分及含量。由此可见，本专利技术中采用紫外光源，可产生稳定的紫外光，根据光谱数据库，SF6的分解组分在紫外波段的吸收光谱重叠较小，相对于现有技术，检
测精度更高，此外，采用紫外光源能够实现SF6不同分解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于紫外光谱法的气体组分检测装置，其特征在于，包括：紫外光源、气体吸收池、光谱仪和数据处理装置；所述紫外光源与设置于所述气体吸收池的入口外侧的准直镜相连，用于提供检测时所需要的紫外光；所述气体吸收池的入口内侧设置有第一凹形反射镜，所述气体吸收池的出口内侧设置有第二凹形反射镜，所述气体吸收池的出口外侧设置有聚焦镜；所述第一凹形反射镜和所述第二凹形反射镜依次反射经所述准直镜准直的所述紫外光，直至反射至所述聚焦镜，其中，依次反射的反射光通过预先注入所述气体吸收池内的待测气体；所述光谱仪与所述聚焦镜相连，用于对所述聚焦镜聚焦后的所述反射光进行光谱分析，并将分析获得的吸收光谱发送给所述数据处理装置；所述数据处理装置与所述光谱仪相连，用于根据输入的所述紫外光的波长和功率值、所述气体吸收池内待测气体的气压和温度、所述吸收光谱以及预先存储的气体紫外光吸收光谱的标准图谱进行对比分析，得到并显示所述待测气体的组分及含量。

【技术特征摘要】
1.一种基于紫外光谱法的气体组分检测装置，其特征在于，包括：紫外光源、气体吸收池、光谱仪和数据处理装置；所述紫外光源与设置于所述气体吸收池的入口外侧的准直镜相连，用于提供检测时所需要的紫外光；所述气体吸收池的入口内侧设置有第一凹形反射镜，所述气体吸收池的出口内侧设置有第二凹形反射镜，所述气体吸收池的出口外侧设置有聚焦镜；所述第一凹形反射镜和所述第二凹形反射镜依次反射经所述准直镜准直的所述紫外光，直至反射至所述聚焦镜，其中，依次反射的反射光通过预先注入所述气体吸收池内的待测气体；所述光谱仪与所述聚焦镜相连，用于对所述聚焦镜聚焦后的所述反射光进行光谱分析，并将分析获得的吸收光谱发送给所述数据处理装置；所述数据处理装置与所述光谱仪相连，用于根据输入的所述紫外光的波长和功率值、所述气体吸收池内待测气体的气压和温度、所述吸收光谱以及预先存储的气体紫外光吸收光谱的标准图谱进行对比分析，得到并显示所述待测气体的组分及含量。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体吸收池，包括：壳体、进气口、出气口、第一控制阀、第二控制阀、真空泵、压力表、温度表、第一凹型反射镜和至少两个第二凹型反射镜；所述壳体的入口外侧的一端与准直镜相连，所述壳体出口外侧的一端与聚焦镜相连，所述壳体，用于存储待测气体；所述进气口设置于所述壳体上并与所述第一控制阀相连，用于注入所述待测气体；所述出气口设置于所述壳体上并与所述第二控制阀相连，用于排放所述待测气体；所述真空泵与所述第二控制阀相连，用于在检测前将所述壳体抽至真空状态，及在检测结束后，将所述壳体中的所述待测气体抽净排出；所述压力表设置于所述壳体上，用于测量并显示所述壳体内所述待测气体的压力；所述温度表设置于所述壳体上，用于测量并显示所述壳体内所述待测气体的温度；所述第一凹型反射镜设置于所述壳体的入口内侧；至少两个所述第二凹型反射镜设置于所述壳体的出口内侧且位于同一垂直平面，所述第二凹型反射镜的尺寸小于所述第一凹型反射镜的尺寸；所述第一凹型反射镜接收所述准直镜将所述紫外光进行准直后生成的平行光，并反射给一个所述第二凹型反射镜，并在接收到所述第二凹型反射镜反射的反射光后反射给另一个所述第二凹型反射镜，由所述第二凹型反射镜再次将所述反射光反射至所述第一凹型反射镜，所述反射光在所述第一凹型反...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杨珏，徐晓刚，李鑫，汪进锋，陈晓科，黄嘉健，李兰芳，曾杰，谢宁，张弛，董星辰，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44