一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法，该方法包含如下步骤：制备不同浓度的待测标准气体；配置气体光声检测系统的测试参数；在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中，记录对应待测标准气体的光声信号值；分析待测标准气体的气体浓度与对应的光声信号值的关系，获得光声信号值的幅值与待测标准气体的体积分数之间的关系曲线。本发明专利技术方法通过测量试样气体因吸收光能而产生的光声信号强度，能够间接检测出SF6分解组分中微量气体的浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法
本专利技术涉及SF6局部放电分解
，特别是一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法。
技术介绍
SF6本身具有良好稳定性和电气性能，正常情况下化学性质稳定，难以分解。但在PD、电弧放电、火花放电、过热作用下会发生分解，生成SF2、SF4、SF5和S2F10等多种低氟硫化物，本文主要针对PD引起的SF6分解产物进行研究。对于纯净的SF6气体，生成的低氟硫化物会随着放电故障的消除或温度的降低迅速恢复成SF6。但实际的GIS设备在生产、运输、安装、运行、检修过程中可能会有水分渗透其中，同时SF6新气本身也会含有一定的水分、空气等杂质，故当GIS设备发生绝缘故障时，上述分解生成的各种低氟硫化物将会与杂质中的微量O2、H2O发生复杂的化学反应，生成SO2、SOF2、SO2F2、SOF4、HF、SF4等组分，如果故障发生在固体绝缘附近，还会有CO、CO2、CF4、SiF4等组分产生。在光声光谱技术的应用研究中，当前研究主要集中在讨论单一气体或少数几种常见气体混合状态的微量气体检测。虽然光声光谱技术在检测气体成分方面比较成熟，但有关将其应用于检测SF6局部放电气体分解产物的研究还不多见。因此，有必要深入研究GIS设备中SF6局部放电分解产物的光声光谱检测特性及其影响因素。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的就是提供一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法，通过测量试样气体因吸收光能而产生的光声信号强度，间接检测出SF6分解组分中微量气体的浓度。本专利技术的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法，该方法包含如下步骤：制备不同浓度的待测标准气体；配置气体光声检测系统的测试参数；在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中，记录对应待测标准气体的光声信号值；分析待测标准气体的气体浓度与对应的光声信号值的关系，获得光声信号值的幅值与待测标准气体的体积分数之间的关系曲线。可选的，所述在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中之前，所述方法还包括：将所述光声池抽真空，对抽真空后的所述光声池充入待测的标准气体。可选的，所述配置气体光声检测系统的测试参数包括：配置气体光声检测系统的斩波器调制频率和锁相放大器的积分时间。可选的，所述记录对应待测标准气体的光声信号值包括：待对应待测标准气体的光声信号的幅值稳定后，在指定时间内进行多次读取，并取多次读取的光声信号幅值的平均值作为记录值。可选的，在获得光声信号值幅值与待测标准气体的体积分数之间的关系曲线之后，所述方法还包括：复位所述气体光声检测系统的光声池，并向所述光声池中充入混合特征气体；改变气体光声检测系统的斩波器调制频率，记录在预设环境条件、不同斩波器调制频率下的光声信号；获取所述光声信号的最大值以及所述光声信号的最大值对应的斩波器调制频率。可选的，在获取所述光声信号的最大值以及所述光声信号的最大值对应的斩波器调制频率之后，所述方法还包括：变更环境温度，获取不同环境温度下混合特征气体的光声信号的最大值以及对应的斩波器调制频率。可选的，所述混合特征气体包括SO2、CO2、CF4混合气体。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术方法通过测量试样气体因吸收光能而产生的光声信号强度，能够间接检测出SF6分解组分中微量气体的浓度。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。附图说明本专利技术的附图说明如下：图1为本专利技术实施例气体光声检测系统图；图2为本专利技术实施例流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例，一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法，如图2所示，该方法包含如下步骤：步骤S1：制备不同浓度的待测标准气体；在本实施例中，步骤S1可以为利用RCS2000-A型自动配气系统以SF6为背景气体，制备不同低浓度的待测标准气体。步骤S2：配置气体光声检测系统的测试参数；所述配置气体光声检测系统的测试参数包括：配置气体光声检测系统的斩波器调制频率和锁相放大器的积分时间，在本实施例中，设置斩波器调制频率为1045Hz，锁相放大器的积分时间为1s。步骤S3：在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中，记录对应待测标准气体的光声信号值。在本实施例中，所述预设环境条件满足：环境温度25℃，环境气压0.1MPa。步骤S4：分析待测标准气体的气体浓度与对应的光声信号值的关系，获得光声信号值的幅值与待测标准气体的体积分数之间的关系曲线。在本实施例中，气体光声检测系统，如图1所示，包括有：红外光源、斩波器、滤光片轮、光声池、微音器及锁相放大器。红外光源用于发射红外光；利用光声技术检测微量气体浓度，要求使用单色光源且功率足够大，单色光源可以是带宽极窄的激光光源，也可以用连续光谱光源配合滤光器件实现。选择光源时需要遵循的原则是：入射光波长必须与被测气体的吸收谱线一致，并且要求避开其他组分吸收谱线的重叠区域。激光光源有足够功率且单色性良好，在衡量气体检测中应用非常广泛，但SF6放电分解组分的红外吸收谱线主要集中在中红外区域，常用的激光器难以满足要求；中红外发光二极管(LED)光源具有效率高、体积小、寿命长以及可脉冲调制等优点，但LED光源产生的光功率通常小于2W，其激发的光声信号也将非常微弱，从而极大地降低检测灵敏度。所以本专利技术实施例中采用的是一种红外辐射光源，能够得到满足检测要求的连续光谱和光功率。通过上述实施例的方案实现了通过测量试样气体因吸收光能而产生的光声信号强度的关系曲线，从而间接检测出微量气体的浓度。可选的，在步骤S3：所述在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中之前，所述方法还包括：用真空泵将所述光声池抽真空；对抽真空后的所述光声池充入待测的标准气体。具体的说，为了减少光声池中残留杂质气体的影响，本实施例中在步骤S3之前对光声池进行如下操作：关闭进气阀门，打开出气阀门，用真空泵将光声池抽成真空，然后关闭出气阀门，打开进气阀门，向光声池中充入待测的标准气体，如此重复数次。可选的，所述记录对应待测标准气体的光声信号值包括：待对应待测标准气体的光声信号的幅值稳定后，在指定时间内进行多次读取，并取多次读取的光声信号幅值平均值作为记录值。将制备的已知浓度的标准气体充入光声池中，并记录锁相放大器测量的光声信号值。在本实施例中，为减小系统噪声干扰产生的测量误差，采取多次读数取平均值的方法，等信号幅值稳定后在1分钟之内每隔10s读数一次，然后取平均值。按照上述方法对SO2、SOF2、CO2、CF4等SF6局放分解特征气体进行检测，得出气体浓度与光声信号的关系，获取四种组分的光声信号幅值与其体积分数之间的定量关系曲线。温度是影响气体光声光谱检测的重要因素，温度的变化会改变光声池内声波的传播速度，从而引起谐振频率、光声池常数、品质因子等参数发生变化，另外不同温度下待测气体的吸收系数也有所不同，因此有必要研究温度变化对气体光声检测的影响。由于温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：制备不同浓度的待测标准气体；配置气体光声检测系统的测试参数；在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中，记录对应待测标准气体的光声信号值；分析待测标准气体的气体浓度与对应的光声信号值的关系，获得光声信号值的幅值与待测标准气体的体积分数之间的关系曲线。

【技术特征摘要】
1.一种SF6分解组分的红外光声光谱定量分析方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：制备不同浓度的待测标准气体；配置气体光声检测系统的测试参数；在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中，记录对应待测标准气体的光声信号值；分析待测标准气体的气体浓度与对应的光声信号值的关系，获得光声信号值的幅值与待测标准气体的体积分数之间的关系曲线。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预设环境条件下，将待测标准气体充入所述气体光声检测系统的光声池中之前，所述方法还包括：将所述光声池抽真空，对抽真空后的所述光声池充入待测的标准气体。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置气体光声检测系统的测试参数包括：配置气体光声检测系统的斩波器调制频率和锁相放大器的积分时间。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述记录对应待测标准气体的光声信号值包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗玉龙，谢刚文，姚强，张施令，侯雨杉，邱妮，宫林，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50