一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法技术

本发明专利技术提供一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法，通过采用高频正弦波与低频三角波叠加对激光器发出的光进行激光调制，经过调制的激光器发出的光射入被检测气室，被检测气室经过吸收之后由红外探测器所检测，检测信号经过高通滤波和锁相放大后，再经过低通滤波器进行二次谐波信号的提取，提取的信号送入计算机进行计算推演出气体中SO2和H2S浓度。本发明专利技术具有响应快速、检测精度高、温度压强可修正以及免维护等优点。

A Method for Optical Detection of SO2 and H2S in Sulfur Hexafluoride

The invention provides a method based on optical detection of SO2 and H2S content in sulfur hexafluoride. The light emitted by the laser is modulated by superposition of high frequency sine wave and low frequency triangular wave. The light emitted by the modulated laser is injected into the detected gas chamber, which is detected by infrared detector after absorption, and the detected signal is filtered by high pass filter and amplified by phase lock. Secondly, the second harmonic signal is extracted by low-pass filter, and the extracted signal is sent to the computer to calculate the SO2 and H2S concentration in the gas. The invention has the advantages of fast response, high detection accuracy, correctable temperature and pressure, and maintenance-free.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法
本专利技术涉及光学检测
，具体涉及一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法。
技术介绍
六氟化硫(SF6)是一种无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体，在常温常压下为气态，从上世纪60年代中期起，六氟化硫被广泛用作高压电气设备的绝缘介质。六氟化硫中SO2和H2S的含量往往预示着六氟化硫设备故障，从而影响生产安全，甚至发生事故，传统的检测手段是通过电化学传感器对两种气体进行测量，但缺点是电化学传感器长期稳定性差，经常需要校准。因此，有必要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法，采用激光器、红外探测器、高通滤波和锁相放大、低通滤波器进行信号提取等步骤，经计算机推演出气体中SO2和H2S浓度，具有响应快速、检测精度高、温度压强可修正以及免维护等优点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法，通过采用高频正弦波与低频三角波叠加对激光器发出的光进行激光调制，经过调制的激光器发出的光射入被检测气室，被检测气室经过吸收之后由红外探测器所检测，检测信号经过高通滤波和锁相放大后，再经过低通滤波器进行二次谐波信号的提取，提取的信号送入计算机进行计算推演出气体中SO2和H2S浓度。根据以上方案，包括如下具体步骤：1)对激光器进行温度控制：温度控制系统包括温度设定模块、PID控制器和温度控制器，所述温度设定模块对所述激光器的温度进行设定，所述PID控制器对温度进行反馈控制，所述温度控制器对激光器进行精准温度控制；2)对激光器进行信号叠加调制激光：采用高频正弦波、低频三角和恒定的直流三个信号经加法器对三个信号物理叠加进行激光调制，叠加的信号通过激光驱动器直接驱动所述激光器进行激光驱动，所述激光驱动器发出符合要求的激光信号，经过调制的所述激光器发出光射入光开关；3)进行信号检测：所述激光器发出的光信号进入所述光开关经过选择进入被检测气室后被气体吸收，经气体吸收后的剩余信号通过光电探测器进行检测；4)滤波、锁相：经所述光电探测器检测后的检测信号先经过前置放大器进行信号放大，放大的电信号进入滤波电路，所述滤波电路为高通滤波器，由高通滤波器进行滤波，过滤掉叠加的低频信号，然后进入锁相放大器，由所述锁相放大器进行锁相微小信号的提取，所述锁相放大器的参考信号为：所述高频正弦波的信号经过锁相倍频模块进行信号倍频之后进入锁相放大器的信号；5)气体浓度信号提取：经所述高通滤波器和锁相放大器滤波和锁相后的信号经过低通滤波器进行和气体浓度相关的二次谐波信号的提取；6)演算，完成检测：提取的信号送入计算机，由计算机中的信号处理系统进行信号处理和计算推演气体中SO2和H2S的浓度，完成检测过程。根据以上方案，所述激光器的温度范围为-50℃至-40℃，所述温度控制器控制的TEC片的温度控制精度为0.01℃。根据以上方案，所述高频正弦波由DDS波形发生器发出，所述低频三角波由DA波形发生器发出，所述恒定的直流由恒流发生器发出。根据以上方案，所述光电探测器进行检测的具体步骤：首先所述光电探测器进行光信号探测，然后所述光电探测器将光信号转为电信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于光学检测六氟化硫中H2S和SO2含量检测方法具有响应快速、检测精度高、温度压强可修正以及免维护等优点。附图说明图1是本专利技术的检测过程示意框图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术的技术方案进行说明。实施例1，见图1：本专利技术提供一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法，，包括如下具体步骤：1)对激光器5和激光器5.1进行温度控制：温度控制系统包括温度设定模块1、1.1、PID控制器2、2.1和温度控制器3、3.1，所述温度设定模块1、1.1用于对所述激光器5、5.1温度的设定，所述激光器为SO2激光器和H2S激光器；所述PID控制器2、2.1用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器3、3.1用于对激光器5、5.1进行精准温度控制，所述激光器5、5.1的温度范围为-50℃至-40℃，所述温度控制器控制的TEC片4、4.1的温度控制精度达0.01℃，所述温度控制步骤的设置，主要由温度设定模块1、1.1、PID控制器2、2.1和温度控制器3、3.1、TEC控制片4、4.1，所述温度设定模块1用于对所述激光器5温度的设定，所述温度设定模块1.1用于对所述激光器5.1温度的设定；所述PID控制器2、2.1用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器3、3.1用于对所述激光器5、5.1进行精准温度控制，有效确保所述激光器5、5.1的温度可调可控，而且控制精度高；2)对激光器5进行信号叠加调制激光：采用高频正弦波7、低频三角波9和恒定的直流11三个信号经加法器12对三个信号物理叠加进行激光调制，叠加的信号通过激光驱动器14直接驱动所述激光器5进行激光驱动，所述激光驱动器14发出符合要求的激光信号，经过调制的所述激光器5发出光射入光开关15，其中，所述高频正弦波7由DDS波形发生器6发出，所述低频三角波9由DA波形发生器8发出，所述恒定的直流11由恒流发生器10发出；其次，对所述激光器5.1进行信号叠加调制激光：采用高频正弦波7.1、低频三角波9.1和恒定的直流11.1三个信号经加法器12.1对三个信号物理叠加进行激光调制，叠加的信号通过激光驱动器14.1直接驱动所述激光器5.1进行激光驱动，所述激光驱动器14.1发出符合要求的激光信号，经过调制的所述激光器5.1发出光射入进入所述光开关15，其中，所述高频正弦波7.1由DDS波形发生器6.1发出，所述低频三角波9.1由DA波形发生器8.1发出，所述恒定的直流11.1由恒流发生器10.1发出；3)进行信号检测：所述激光器5、5.1发出的光信号进入所述光开关15经过选择进入被检测气室16后被气体吸收，经气体吸收后的剩余信号通过光电探测器18所检测，所述光电探测器18所检测的具体步骤：首先光电探测器18进行光信号探测，然后光电探测器18将光信号转为电信号；4)滤波、锁相：经所述光电探测器18检测后的检测信号先经过前置放大器19进行信号放大，放大的电信号进入滤波电路20、20.1，所述滤波电路20、20.1为高通滤波器，由高通滤波器进行滤波，过滤掉叠加的低频信号，然后进入锁相放大器21、21.1，由所述锁相放大器21.1进行锁相微小信号的提取，所述锁相放大器21的参考信号为：所述高频正弦波7信号经过锁相倍频模块13进行信号倍频之后进入所述锁相放大器21的信号；所述锁相放大器21.1的参考信号为：所述高频正弦波7.1信号经过锁相倍频模块13.1进行信号倍频之后进入所述锁相放大器21.1的信号；5)气体浓度信号提取：经所述高通滤波器20、20.1和锁相放大器21、21.1滤波和锁相后的信号经过低通滤波器22、22.1进行和气体浓度相关的二次谐波信号的提取；6)演算，完成检测：提取的信号送入计算机，由计算机中的信号处理系统23进行信号处理和计算推演气体中SO2和H2S的浓度，完成检测过程。以上实施例仅用以说明而非限制本专利技术的技术方案，尽管上述实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法，其特征在于，通过采用高频正弦波与低频三角波叠加对激光器发出的光进行激光调制，经过调制的激光器发出的光射入被检测气室，被检测气室经过吸收之后由红外探测器所检测，检测信号经过高通滤波和锁相放大后，再经过低通滤波器进行二次谐波信号的提取，提取的信号送入计算机进行计算推演出气体中SO2和H2S浓度。

【技术特征摘要】
1.一种基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法，其特征在于，通过采用高频正弦波与低频三角波叠加对激光器发出的光进行激光调制，经过调制的激光器发出的光射入被检测气室，被检测气室经过吸收之后由红外探测器所检测，检测信号经过高通滤波和锁相放大后，再经过低通滤波器进行二次谐波信号的提取，提取的信号送入计算机进行计算推演出气体中SO2和H2S浓度。2.根据权利要求1所述的基于光学检测六氟化硫中SO2和H2S含量的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：1)对激光器进行温度控制：温度控制系统包括温度设定模块、PID控制器和温度控制器，所述温度设定模块对所述激光器的温度进行设定，所述PID控制器对温度进行反馈控制，所述温度控制器对激光器进行精准温度控制；2)对激光器进行信号叠加调制激光：采用高频正弦波、低频三角和恒定的直流三个信号经加法器对三个信号物理叠加进行激光调制，叠加的信号通过激光驱动器直接驱动所述激光器进行激光驱动，所述激光驱动器发出符合要求的激光信号，经过调制的所述激光器发出光射入光开关；3)进行信号检测：所述激光器发出的光信号进入所述光开关经过选择进入被检测气室后被气体吸收，经气体吸收后的剩余信号通过光电探测器进行检测；4)滤波、锁相：经所述光电探测器检测后的检测信号先经过前...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，刘晓波，张星宇，刘天奇，张阳，胡全义，赵影，马小建，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15