一种气体检测方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气体检测方法、装置、设备及存储介质，涉及电力设备的故障诊断技术领域，包括：检测待测混合气体的光声信号；待测混合气体为油中溶解的气体扩散至光声池中的多组分气体；光声信号为扩散至光声池中的待测混合气体经过调制后的泵浦激光激发产生光声效应后得到的信号；将光声信号转化为电信号，并对电信号进行放大和解调；对解调放大后电信号进行分离处理得到各气体对应的气体浓度信息。本发明专利技术检测光声池中的油中溶解的气体受泵浦激光作用产生光声效应后得到的光声信号，对由光声信号转化成的电信号放大解调，进而对解调放大后电信号进行分离处理以分离出各气体对应的气体浓度信息，从而能够实现对油中溶解多组分气体的原位检测。组分气体的原位检测。组分气体的原位检测。

【技术实现步骤摘要】
一种气体检测方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力设备的故障诊断
，特别涉及一种气体检测方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]当前，气相物质始终伴随着人类的生产、生活过程，但通常又难以察觉。实时在线诊断变压器运行状态，做到防患于未然，是保证电网安全生产和实现设备高效检修的关键，若在变压器运行中未能及时发现潜在故障或判断其老化严重度，就很有可能发生变压器爆炸、起火等恶劣后果，严重危害电网安全及社会稳定。运行变压器绝缘系统在电、热等作用下会分解并产生各种反映故障性质和绝缘性能的气体，如H2(氢气)、CH4(甲烷)、C2H2(乙炔)、C2H4(乙烯)、C2H6(乙烷)、CO(一氧化碳)及CO2(二氧化碳)等。因此，实时准确同时检测CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、SO2F2(二氟化硫酰)、CF4(四氟化碳)、SO2(二氧化硅)、H2S(硫化氢)和COS(羟基硫)等气体对确保电力、核能、石油化工等行业设备运行安全或产品质量具有重要意义。
[0003]近年来，气体检测方法主要有：气相色谱法、纳米材料气敏法、光纤布拉格光栅(FBG，Fiber Bragg Grating)、激光吸收光谱法等，然而气相色谱法存在结构复杂、需要载气和定期维护的弊端；纳米材料气敏法虽具有结构简单、响应速率快且功耗低的优点，但其交叉干扰严重；光纤布拉格光栅仅对H2的反应较为灵敏但无法检测碳氢化合物；激光吸收光谱法根据气体可以直接吸收激光的特性设计，但其需要体积较大的气体吸收池且易受光散射、折射的影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种气体检测方法、装置、设备及存储介质，能够实现对油中溶解多组分气体的原位检测，实现变压器设备故障特征气体原位且准确的评估。其具体方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术公开了一种气体检测方法，包括：
[0006]检测待测混合气体的光声信号；所述待测混合气体为油中溶解的气体自由扩散至光声池中的多组分气体；所述光声信号为扩散至所述光声池中的所述待测混合气体经过调制后的泵浦激光激发产生光声效应后得到的信号；
[0007]将所述光声信号转化为电信号，并对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号；
[0008]对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息。
[0009]可选的，所述气体检测方法，还包括：
[0010]利用波长调制技术将泵浦激光输出的波长调制在气体吸收谱线的中心，以得到所述调制后的泵浦激光；所述波长调谐技术为按照预设波长范围周期性调整所述泵浦激光的波长以控制所述泵浦激光的波长周期性位于和远离所述气体吸收谱线的目标区域。
[0011]可选的，所述光声池为外部由油气分离环构成且上底面和下底面安装有预设反射率镜片的圆柱形光声池，并且所述待测混合气体为绝缘油中溶解的气体通过所述油气分离环自由扩散至所述圆柱形光声池中的多组分气体。
[0012]可选的，所述对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号，包括：
[0013]通过锁相放大器对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号。
[0014]可选的，所述对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息，包括：
[0015]利用盲源分离算法对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息。
[0016]可选的，所述利用盲源分离算法对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息，包括：
[0017]将所述解调放大后电信号转化为混合气体浓度数字信号，并对所述混合气体浓度数字信号进行中心化和白化预处理得到预处理后的混合气体浓度数字信号；
[0018]利用盲源分离算法对所述预处理后的混合气体浓度数字信号进行分离重构得到各气体对应的气体浓度信号，并根据各所述气体对应的所述气体浓度信号计算出各所述气体对应的气体浓度信息。
[0019]可选的，所述对所述混合气体浓度数字信号进行中心化和白化预处理得到预处理后的混合气体浓度数字信号，包括：
[0020]对所述混合气体浓度数字信号进行中心化，并利用奇异谱分析对所述混合气体浓度数字信号进行白化预处理得到预处理后的混合气体浓度数字信号。
[0021]第二方面，本专利技术公开了一种气体检测装置，包括：
[0022]信号检测模块，用于检测待测混合气体的光声信号；所述待测混合气体为油中溶解的气体自由扩散至光声池中的多组分气体；所述光声信号为扩散至所述光声池中的所述待测混合气体经过调制后的泵浦激光激发产生光声效应后得到的信号；
[0023]信号转化模块，用于将所述光声信号转化为电信号；
[0024]信号解调模块，用于对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号；
[0025]信号分离处理模块，用于对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息。
[0026]第三方面，本专利技术公开了一种电子设备，包括：
[0027]存储器，用于保存计算机程序；
[0028]处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的气体检测方法的步骤。
[0029]第四方面，本专利技术公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的气体检测方法的步骤。
[0030]可见，本专利技术提供了一种气体检测方法，包括：检测待测混合气体的光声信号；所述待测混合气体为油中溶解的气体自由扩散至光声池中的多组分气体；所述光声信号为扩散至所述光声池中的所述待测混合气体经过调制后的泵浦激光激发产生光声效应后得到的信号；将所述光声信号转化为电信号，并对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号；对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息。由此可见，本专利技术检测光声池中的油中溶解的气体受泵浦激光作用产生光声效应后得到的光
声信号，对由光声信号转化成的电信号放大解调，进而对解调放大后电信号进行分离处理以分离出各气体对应的气体浓度信息，从而能够实现对油中溶解多组分气体的原位检测，进而实现变压器设备故障特征气体原位且准确的评估。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术公开的一种气体检测方法流程图；
[0033]图2为本专利技术公开的一种具体的气体检测方法流程图；
[0034]图3为本专利技术公开的一种具体的多组分气体信号分离过程示意图；
[0035]图4为本专利技术公开的一种气体检测装置结构示意图；
[0036]图5为本专利技术公开的一种具体的气体检测系统结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体检测方法，其特征在于，包括：检测待测混合气体的光声信号；所述待测混合气体为油中溶解的气体自由扩散至光声池中的多组分气体；所述光声信号为扩散至所述光声池中的所述待测混合气体经过调制后的泵浦激光激发产生光声效应后得到的信号；将所述光声信号转化为电信号，并对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号；对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息。2.根据权利要求1所述的气体检测方法，其特征在于，还包括：利用波长调制技术将泵浦激光输出的波长调制在气体吸收谱线的中心，以得到所述调制后的泵浦激光；所述波长调谐技术为按照预设波长范围周期性调整所述泵浦激光的波长以控制所述泵浦激光的波长周期性位于和远离所述气体吸收谱线的目标区域。3.根据权利要求1所述的气体检测方法，其特征在于，所述光声池为外部由油气分离环构成且上底面和下底面安装有预设反射率镜片的圆柱形光声池，并且所述待测混合气体为绝缘油中溶解的气体通过所述油气分离环自由扩散至所述圆柱形光声池中的多组分气体。4.根据权利要求1所述的气体检测方法，其特征在于，所述对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号，包括：通过锁相放大器对所述电信号进行放大和解调，以得到解调放大后电信号。5.根据权利要求1至4任一项所述的气体检测方法，其特征在于，所述对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息，包括：利用盲源分离算法对所述解调放大后电信号进行分离处理以得到各气体对应的气体浓度信息。6.根据权利要求5所述的气体检测方法，其特征在于，所述利用盲源分离算法对所述解调放大后电信号进行分离处理以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盈，姚强，邓保家，万福，李龙，代靓君，杨华夏，蒋西平，李柯，罗智懿，陈伟根，王品一，杜林，王有元，周湶，
申请(专利权)人：重庆大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：