一种光纤光声传感的温度自补偿方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤光声传感的温度自补偿方法及装置，所述方法包括：获取光声压力波信号表达式，分析光声压力波信号对温度的依赖关系，并调节激光调制参数，使检测到的光声信号不随温度变化，从而实现温度自补偿，所述激光调制参数包括调制系数、光频率调制幅度、调制频率；本发明专利技术的优点在于：通过优化激光的光频率调制幅度和调制频率参数，即可使激发的光声信号几乎不受环境温度的影响，在没有额外增加光纤温度传感器的情况下，实现了温度自补偿。偿。偿。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光声传感的温度自补偿方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种光纤光声传感的温度自补偿方法，更具体涉及一种光纤光声传感的温度自补偿方法及装置。

技术介绍

[0002]对电气绝缘设备中的故障特征气体分析中，通常采用气相色谱和光声光谱技术。其中，光声光谱技术因其具有灵敏度高、免维护的特点，正逐步替代气相色谱法。然而，高电压电气绝缘设备附近的强电磁环境使得传统的光声光谱装置易受干扰，影响了变压器油中溶解气体浓度测量的稳定性和可靠性。
[0003]光纤光声传感是一种新的微量气体检测技术，其基本原理是利用光纤声波传感器件检测气体吸收产生的光声压力波信号，具有抗电磁干扰、远距离测量、可分布传感等多诸多优点。文献Chen Ke,Guo Min,Liu Shuai,et al.Fiber
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optic photoacoustic sensor for remote monitoring of gas micro
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leakage[J].Optics express,2019,27(4):4648
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光声传感的温度自补偿方法，其特征在于，所述方法包括：获取光声压力波信号表达式，分析光声压力波信号对温度的依赖关系，并调节激光调制参数，使检测到的光声信号不随温度变化，从而实现温度自补偿，所述激光调制参数包括调制系数、光频率调制幅度、调制频率。2.根据权利要求1所述的一种光纤光声传感的温度自补偿方法，其特征在于，所述获取光声压力波信号表达式包括：采用波长调制技术激发光声信号，并采用二次谐波检测技术探测光声信号，产生的光声压力波信号表示为式中，T是温度，f是激光的波长调制频率，A是二次谐波系数，γ是待测气体的热容比，P是入射到光纤光声传感器中的激光功率，α是吸收系数，C是气体浓度，r是光纤光声传感器中圆柱形气室的半径，τ是热驰豫时间；τ(T)表示为：式中，ρ是气体的密度，D是热扩散率；A(T)表示为：式中，H2是二次谐波傅立叶系数，m是调制系数，
△
v是气体吸收谱宽；H2表示为：式中，R和m分别表示为：R＝1+m
2 (5)式中，
△
v
l
是激光的光频率调制幅度。3.根据权利要求2所述的一种光纤光声传感的温度自补偿方法，其特征在于，所述分析光声压力波信号对温度的依赖关系包括：根据式(1)
‑
(6)，温度可改变气体的热容比、吸收系数、密度、热扩散率和吸收谱宽，进而影响光声信号的强度，温度升高会使热熔比γ(T)、气体吸收谱宽
△
v(T)减小，导致光声信号减弱，根据式(6)，m(T)随着温度的升高而增大，通过控制激光的光频率调制幅度
△
v
l
，使A(T)随着温度升高而增大，从而反向消除温度升高对光声信号的衰减效应，即减小式(1)中对温度的相关性，另外，温度的升高会减小气体的密度从而减小热驰豫时间τ(T)，根据式(1)中的热驰豫项低频的光声信号受热驰豫时间的影
响较大，因此，能通过调节调制频率，减小温度对于热驰豫效应的影响。4.根据权利要求3所述的一种光纤光声传感的温度自补偿方法，其特征在于，所述调节激光调制参数，使检测到的光声信号不随温度变化，从而实现温度自补偿，包括：步骤S1，获得不同温度下的待测气体吸收谱线；步骤S2，计算不同温度下吸收谱线的谱宽；步骤S3，确定激光的光频率调制幅度；步骤S4，确定激光的调制频率。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：马凤翔，陈珂，朱太云，李辰溪，郭珉，赵跃，朱峰，杭忱，袁小芳，曹骏，董王朝，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：