一种溶解气体的测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于测量设备领域，尤其涉及溶解气体的测量装置和方法。装置包括宽带光源、单模光纤、双锥光纤气体单元和光谱仪；所述宽带光源通过所述单模光纤接入所述双锥光纤气体单元，所述双锥光纤气体单元通过所述单模光纤连接所述光谱仪；所述双锥光纤气体单元接触溶解介质，并基于倏逝场影响所述宽带光源输入的光信号；所述光谱仪解析所述双锥光纤气体单元输出的光信号以得到溶解气体的浓度。通过倏逝场影响宽带光源输出的光信号，并够间接反映双锥光纤气体单元接触的溶解介质的变化，根据受到倏逝场影响的光，能够计算得到溶解气体的浓度且在此过程中，不会对溶解介质产生影响，可以提高测量效率，缩短测量周期。缩短测量周期。缩短测量周期。

【技术实现步骤摘要】
一种溶解气体的测量装置和方法


[0001]本专利技术属于测量设备领域，尤其涉及一种溶解气体的测量装置和方法。

技术介绍

[0002]一些仪器，出于各种目的，会采用液体作为冷却、密封等环节所使用的介质。这些液体会随着时间劣化或者受到仪器的影响出现劣化，导致其溶解的气体出现变化，例如溶解量增多、密度改变和液体性质变化等异常情况。这些异常情况有时候会对仪器本身造成不良的影响。
[0003]随着国民经济和生活质量的稳步提升，智能化电网规模逐步扩大，对电网的供电质量和安全可靠运行要求也越来越高。电力变压器作为电网输配电的核心设备，其安全可靠运行将直接影响到电力系统电能的正常供应。电力变压器的故障将导致大面积停电事故，有可能造成巨大的经济损失和社会影响。
[0004]油浸式变压器的绝缘介质主要采用油
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纸绝缘的方式，在运行过程中由于受到热、电和机械方面力的长期作用而逐渐老化，产生氢气、乙炔、甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳、一氧化碳等多种小分子可燃性气体，变压器内部油纸绝缘的故障类型及严重程度对可燃性气体生成的种类、组分及产气速率均有关联。其中，在潜伏故障阶段，变压器内部的低能放电故障(局部放电)主要引发绝缘油中C
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H 化学键的断裂，裂解出的氢原子有会复合成氢分子，游离并溶解于绝缘油中。因此，可以通过监测变压器油中溶解的氢气来判断潜伏性故障的发生与否或相关故障的严重程度。
[0005]目前电力系统对变压器油中溶解气体的检测方法主要有气相色谱法和常规油中溶解气体在线监测的方法，但是这两种方法都依赖油气分离。在对油中溶解气体进行检测时首先需将溶解气体通过振荡或脱气的方法将小分子气体从溶解态解析出来，然后利用色谱仪等方式检测气体浓度，进而得到油中溶解气体的浓度值。这种方法检测周期很长，消耗溶解气体和载气，且电磁兼容能力差。
[0006]因此，研究无需液气分离的气体测量方法是简化气体检测步骤、缩短检测周期的重要手段。

技术实现思路

[0007]为了解决或者改善上述问题，本专利技术提供了一种溶解气体的测量装置的加工方法，具体技术方案如下：本专利技术提供一种溶解气体的测量装置，包括：宽带光源、单模光纤、双锥光纤气体单元和光谱仪；所述宽带光源通过所述单模光纤接入所述双锥光纤气体单元，所述双锥光纤气体单元通过所述单模光纤连接所述光谱仪；所述双锥光纤气体单元接触溶解介质，并基于倏逝场影响所述宽带光源输入的光信号；所述光谱仪解析所述双锥光纤气体单元输出的光信号以得到溶解气体的浓度。
[0008]优选的，所述双锥光纤气体单元，包括：单模光纤包层、单模光纤纤芯、两个对称的
锥区和传感光纤区域；所述单模光纤包层和所述单模光纤纤芯为微纳光纤；所述传感光纤区域设置于双锥之间，所述锥区分别外接所述单模光纤纤芯，所述单模光纤纤芯外设置有所述单模光纤包层。
[0009]优选的，所述单模光纤包层的直径为125μm，所述单模光纤纤芯的直径为9μm，所述传感光纤区域的长度为3cm，所述锥区的锥角为45
°‑
60
°
，所述锥区的直径为30μm。
[0010]优选的，所述宽带光源为ASE宽带光源，输出波长范围为1528
‑
1605nm的宽带光。
[0011]优选的，所述测量装置还包括：测量箱，用于收容封装结构、液体循环单元和曝气口；封装结构，用于固定所述双锥光纤气体单元；液体循环单元，用于使所述溶解介质循环流动；曝气口，用于将待测量气体溶入所述溶解介质。
[0012]优选的，所述测量箱还用于收容溶解介质和未被溶解的气体；对应的，测量装置还包括：取样口，用于获取所述溶解介质；气压表，用于测量所述未被溶解的气体的气压。
[0013]优选的，所述溶解介质为油，所述待测量气体为氢气。
[0014]优选的，装置还包括处理单元，用于获取所述光谱仪解析输出的干涉光谱，并根据所述干涉光谱计算得到所述溶解气体的浓度。
[0015]本专利技术提供一种溶解气体的测量方法，适用于上述装置，包括：设置所述双锥光纤气体单元接触所述溶解介质；通过所述单模光纤获取宽带光源输出光；所述双锥光纤气体单元使所述光在经过时发生激发与干涉，形成倏逝场；通过所述光谱仪处理所述双锥光纤气体单元输出的光信号，得到干涉光谱；根据所述干涉光谱得到溶解气体的浓度。
[0016]优选的，所述根据所述干涉光谱得到溶解气体的浓度之前，还包括变更所述溶解介质内的所述溶解气体的浓度；对应的，所述根据所述干涉光谱得到溶解气体的浓度，包括：根据所述干涉光谱的变化，得到所述溶解气体的浓度。
[0017]本专利技术的有益效果为：通过倏逝场影响宽带光源输出的光信号，并够间接反映双锥光纤气体单元接触的溶解介质的变化，根据受到倏逝场影响的光，能够计算得到溶解气体的浓度且在此过程中，不会对溶解介质产生影响，可以提高测量效率，缩短测量周期。
附图说明
[0018]图1是根据本专利技术的溶解气体的测量装置的示意图；图2是根据本专利技术的溶解气体的测量装置实用型的示意图；图3是根据本专利技术的双锥光纤气体单元结构示意图；图4是根据本专利技术的测试油箱切面示意图。
[0019]附图标记包括：1
‑
宽带光源，2
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单模光纤，3
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双锥光纤气体单元，4
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光谱仪，5
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网线，6
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计算机，7
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测试油箱，301
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单模光纤包层，302
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单模光纤纤芯，303
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两个对称的锥区，304
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传感光纤区域，701
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封装结构，702
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油液体循环单元，703
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曝气口，704
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取样口，705
‑
气压表。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0022]还应当理解，在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0023]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶解气体的测量装置，其特征在于，包括：宽带光源、单模光纤、双锥光纤气体单元和光谱仪；所述宽带光源通过所述单模光纤接入所述双锥光纤气体单元，所述双锥光纤气体单元通过所述单模光纤连接所述光谱仪；所述双锥光纤气体单元接触溶解介质，并基于倏逝场影响所述宽带光源输入的光信号；所述光谱仪解析所述双锥光纤气体单元输出的光信号以得到溶解气体的浓度。2.根据权利要求1所述溶解气体的测量装置，其特征在于，所述双锥光纤气体单元，包括：单模光纤包层、单模光纤纤芯、两个对称的锥区和传感光纤区域；所述单模光纤包层和所述单模光纤纤芯为微纳光纤；所述传感光纤区域设置于双锥之间，所述锥区分别外接所述单模光纤纤芯，所述单模光纤纤芯外设置有所述单模光纤包层。3.根据权利要求3所述溶解气体的测量装置，其特征在于，所述单模光纤包层的直径为125μm，所述单模光纤纤芯的直径为9μm，所述传感光纤区域的长度为3cm，所述锥区的锥角为45
°‑
60
°
，所述锥区的直径为30μm。4.根据权利要求3所述溶解气体的测量装置，其特征在于，所述宽带光源为ASE宽带光源，输出波长范围为1528
‑
1605nm的宽带光。5.根据权利要求3所述溶解气体的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：测量箱，用于收容封装结构、液体循环单元和曝气口；所述封装结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梁远，黎大健，周柯，赵坚，张磊，王晓明，余长厅，李锐，马源，饶夏锦，潘绍明，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：