一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置及方法包括：隔音箱、高纯氮气输送系统、待测气体输送系统、盐溶液盛放容器和气体混合室，隔音箱内设置有环境噪声模拟装置和待评价光声光谱仪，所述待评价光声光谱仪的进气口与所述气体混合室的出口连通，用以检测进入所述气体混合室中的气体的浓度。本发明专利技术通过环境噪声模拟装置模拟真实工作环境下，噪声对测量结果的影响，从而有利于评价光声光谱仪的耐受环境噪声干扰的能力；同时还可以更换不同种类和浓度的测试气体，结合特定的信号处理方法，实现气体交叉敏感性和检测极限的测试，通过对待评价光声光谱仪的关键技术指标进行准确、高效、可靠的性能评价。

Performance evaluation device and method of a multi-component gas analyzer based on photoacoustic spectroscopy

The invention provides a performance evaluation device and method for a multi-component gas analysis instrument of photoacoustic spectrum, which comprises a sound isolating box, a high-purity nitrogen conveying system, a gas conveying system to be tested, a salt solution container and a gas mixing chamber, an environmental noise simulation device and a photoacoustic spectrometer to be evaluated are arranged in the sound isolating box, and the air inlet of the photoacoustic spectrometer to be evaluated is mixed with the gas The outlet of the chamber is communicated to detect the concentration of the gas entering the gas mixing chamber. The invention simulates the effect of noise on the measurement result under the real working environment by the environmental noise simulation device, so as to be beneficial to evaluate the ability of the photoacoustic spectrometer to withstand the environmental noise interference; at the same time, it can also replace the test gas of different types and concentrations, and combine with the specific signal processing method to realize the test of gas cross sensitivity and detection limit, and pass the test light to be evaluated The key technical indexes of acoustic spectrometer are evaluated accurately, efficiently and reliably.

【技术实现步骤摘要】
一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置及方法
本专利技术涉及高电压技术和气体检测
，具体而言，涉及一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置及方法。
技术介绍
国家电网的发展将大电网安全和构建高效、安全、坚强的智能电网作为重要建设目标。随着特高压互联电网的高速发展，新建变电站和新投入的主变电站每年以7％—10％的速度增长。受国家电力系统高速发展和对变压器在线监测设备需求的牵引，新型变压器油中溶解气体分析（DGA）在线监测技术快速发展，用先进的光声光谱变压器DGA在线监测技术取代气相色谱在线监测技术已成为电力系统普遍的共识。光声光谱DGA方法近年来在电力系统大型变压器在线监测领域得到越来越广泛的应用，不同技术来源和生产厂家的产品有不同的技术特点和现场环境适应性，为对此类产品的主要技术性能进行准确的评定分级，需要建立一套高效可靠的测试流程和方案。光声光谱多组分气体分析仪器对环境噪声的敏感程度直接影响该装置的实际检测灵敏度极限指标和抗干扰能力；气体的红外吸收光谱之间的交叉干扰是光声光谱检测装置气体浓度测量误差的主要来源，直接影响其气体测量的选择性指标。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置及方法，旨在解决现有技术中难以对光声光谱多组分气体分析仪器的技术性能进行准确评价的问题。一个方面，本专利技术提出了一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置，包括：隔音箱、高纯氮气输送系统、待测气体输送系统、盐溶液盛放容器和气体混合室；其中，所述盐溶液盛放容器的进口与所述高纯氮气输送系统的出口连通，所述盐溶液盛放容器的出口与所述气体混合室的第一进口连通，用以使得从所述高纯氮气流量管路流出的高纯氮气先流经所述盐溶液盛放容器中的盐溶液后再进入所述气体混合室中；所述待测气体输送系统的出口与所述气体混合室的第二进口连通；所述隔音箱内设置有环境噪声模拟装置和待评价光声光谱仪，所述待评价光声光谱仪的进气口与所述气体混合室的出口连通，用以检测进入所述气体混合室中的气体的浓度；所述环境噪声模拟装置设置在所述待评价光声光谱仪的一侧，用以模拟所述待评价光声光谱仪工作时的环境噪音。进一步地，上述性能评价装置中，所述环境噪声模拟装置包括：控制器、信号发生器、扬声器和声压计；其中，所述声压计与所述扬声器的输出端连接，用以检测所述扬声器输出的噪声的声压；所述信号发生器与所述扬声器的输入端连接，用以驱动所述扬声器工作；所述控制器与所述声压计及所述信号发生器均连接，用以根据所述声压计获取的声压数据，控制所述信号发生器驱动所述扬声器工作，从而使所述隔音箱中的声压维持在预设范围内。进一步地，上述性能评价装置中，还包括：干扰气体输送系统；其中，所述干扰气体输送系统的出口与所述气体混合室的进口连通。本专利技术中，通过环境噪声模拟装置模拟真实工作环境下，噪声对测量结果的影响，从而有利于评价光声光谱仪的耐受环境噪声干扰的能力；同时还可以更换不同种类和浓度的测试气体，结合特定的信号处理方法，实现气体交叉敏感性和检测极限的测试，通过对待评价光声光谱仪的关键技术指标进行准确、高效、可靠的性能评价，可最大限度地减小误报警或者漏报警造成的危害和损失。另一方面，本专利技术还提出了一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价方法，包括以下步骤：关闭环境噪声模拟装置，并将盐溶液盛放容器中的溶液排出，通入高纯氮气清洗气路，然后启动待评价光声光谱仪的气体循环测量程序，完成1次循环采样和测量过程后记录待测气体的本底浓度测试数据组a1；对所述数据组a1进行处理得到待评价光声光谱仪对于待测气体中每种气体组分的零点偏差；打开环境噪声模拟装置，以预设声压强度进行连续声波频率扫描，并将待测气体通入待评价光声光谱仪中进行多次连续测量，记录待测气体的实际测量浓度数据组a2；根据所述数据组a2和所述待评价光声光谱仪对于每种气体组分的零点偏差得到光声池噪声频率响应曲线，用于定量表征所述待评价光声光谱仪耐受环境噪声干扰的能力。进一步地，上述性能评价方法中，所述预设声压强度为90-100dB。进一步地，上述性能评价方法中，所述对数据组a1的处理步骤包括：将所述数据组a1中记录的待测气体中各气体组分的本底浓度数据分别求标准差，以所述标准差的3倍作为该待评价光声光谱仪的对相应气体组分的最低检测下限浓度的实测指标，并对各所述气体组分的最低检测下限浓度的实测指标求平均值后与浓度零点的差值作为所述待评价光声光谱仪对于该种气体组分的零点偏差。进一步地，上述性能评价方法中，还包括：经待测气体输送系统向所述气体混合室中通入第一预设浓度的待测气体，或者同时通过高纯氮气输送系统向所述气体混合室中通入高纯氮气对所述待测气体进行稀释，并通过待评价光声光谱仪对不同情况下的气体进行多次循环测量，记录待测气体的实际测量浓度数据组a3；将所述数据组a3求平均值后，减去待测气体对应的标准气体的已知浓度后取绝对值，得到第一预设浓度情况下，所述待评价光声光谱仪的测量误差。进一步地，上述性能评价方法中，还包括：经待测气体输送系统向所述气体混合室中通入第一预设浓度的待测气体，经干扰气体输送系统向所述气体混合室中通入第二预设浓度的干扰气体，并通过高纯氮气对所述干扰气体进行稀释后，对进入待评价光声光谱仪中的气体进行测量，记录待测气体的实际测量浓度数据组a4；其中，所述第二预设浓度为所述第一预设浓度的10-100倍；根据所述数据组a4得到第二预设浓度的干扰气体对第一预设浓度的待测气体的干扰影响程度。进一步地，上述性能评价方法中，所述待测气体为CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4和C2H2的混合气。进一步地，上述性能评价方法中，所述干扰气体为CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4和C2H2中的一种或多种。进一步地，上述性能评价方法中，还包括：在盐溶液盛放容器中先后放入不同的盐溶液，使得高纯氮气输送系统输送的高纯氮气分别流经所述不同浓度的盐溶液后，进入气体混合室中与待测气体混合，通过待评价光声光谱仪对所述待测气体进行多次循环测量，记录待测气体的实际测量浓度数据组a5；将所述数据组a5减去待测气体对应的标准气体的已知浓度后取绝对值，取其中最大值表征该光声光谱仪器耐受湿度干扰的能力。本专利技术提供的光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价方法，通过获取待测气体的本底浓度测试数据组后得到光声光谱仪的零点偏差，同时得出光谱光谱仪对每种气体组分的最低检测极限，根据有环境噪声影响情况下的测量数据和所述待评价光声光谱仪的零点偏差得到光声池噪声频率响应曲线，实现对光声光谱仪环境噪声干扰能力的评价；并通过加入干扰气体，实现对光声光谱仪的气体交叉敏感性的评价，有利于最大限度地减小误报警或者漏报警造成的危害和损失。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置，其特征在于，包括：隔音箱、高纯氮气输送系统、待测气体输送系统、盐溶液盛放容器和气体混合室；其中，所述盐溶液盛放容器的进口与所述高纯氮气输送系统的出口连通，所述盐溶液盛放容器的出口与所述气体混合室的第一进口连通，用以使得从所述高纯氮气流量管路流出的高纯氮气先流经所述盐溶液盛放容器中的盐溶液后再进入所述气体混合室中；所述待测气体输送系统的出口与所述气体混合室的第二进口连通；所述隔音箱内设置有环境噪声模拟装置和待评价光声光谱仪，所述待评价光声光谱仪的进气口与所述气体混合室的出口连通，用以检测进入所述气体混合室中的气体的浓度；所述环境噪声模拟装置设置在所述待评价光声光谱仪的一侧，用以模拟所述待评价光声光谱仪工作时的环境噪音。

【技术特征摘要】
1.一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置，其特征在于，包括：隔音箱、高纯氮气输送系统、待测气体输送系统、盐溶液盛放容器和气体混合室；其中，所述盐溶液盛放容器的进口与所述高纯氮气输送系统的出口连通，所述盐溶液盛放容器的出口与所述气体混合室的第一进口连通，用以使得从所述高纯氮气流量管路流出的高纯氮气先流经所述盐溶液盛放容器中的盐溶液后再进入所述气体混合室中；所述待测气体输送系统的出口与所述气体混合室的第二进口连通；所述隔音箱内设置有环境噪声模拟装置和待评价光声光谱仪，所述待评价光声光谱仪的进气口与所述气体混合室的出口连通，用以检测进入所述气体混合室中的气体的浓度；所述环境噪声模拟装置设置在所述待评价光声光谱仪的一侧，用以模拟所述待评价光声光谱仪工作时的环境噪音。2.根据权利要求1所述的性能评价装置，其特征在于，所述环境噪声模拟装置包括：控制器、信号发生器、扬声器和声压计；其中，所述声压计与所述扬声器的输出端连接，用以检测所述扬声器输出的噪声的声压；所述信号发生器与所述扬声器的输入端连接，用以驱动所述扬声器工作；所述控制器与所述声压计及所述信号发生器均连接，用以根据所述声压计获取的声压数据，控制所述信号发生器驱动所述扬声器工作，从而使所述隔音箱中的声压维持在预设范围内。3.根据权利要求1所述的性能评价装置，其特征在于，还包括：干扰气体输送系统；其中，所述干扰气体输送系统的出口与所述气体混合室的进口连通。4.一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：关闭环境噪声模拟装置，并将盐溶液盛放容器中的溶液排出，通入高纯氮气清洗气路，然后启动待评价光声光谱仪的气体循环测量程序，完成1次循环采样和测量过程后记录待测气体的本底浓度测试数据组a1；对所述数据组a1进行处理得到待评价光声光谱仪对于待测气体中每种气体组分的零点偏差；打开环境噪声模拟装置，以预设声压强度进行连续声波频率扫描，并将待测气体通入待评价光声光谱仪中进行多次连续测量，记录待测气体的实际测量浓度数据组a2；根据所述数据组a2和所述待评价光声光谱仪对于每种气体组分的零点偏差得到光声池噪声频率响应曲线，用于定量表征所述待评价光声光谱仪耐受环境噪声干扰的能力。5.根据权利要求4所述的性能评价方法，其特征在于，所述预设声压强度为9...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁帅，王广真，陈珂，毕建刚，于清旭，阎春雨，常文治，许渊，付德慧，杜非，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11