Page 58 - 电力与能源2021年第六期

6 6 6 方 祺, 等: 电力变压器油多组分气体检测及交叉干扰特性研究

置附近是不对称的。

图 3 烃类气体检测系统的影响因素
择性, 避免碳氢化合类气体的交叉干扰, 应选择高
性能、 窄线宽的激光光源。
( 2 )气室。为了提高激光束的有效吸收, 长
光程气室的设计和集成至关重要。同时, 与光学
图 1 TDLAS信号处理图
平台上的实验室测试不同, 在实际应用中应考虑
1.2 多组分气体系统的建立
振动问题。
一个典型的可调二极管激光吸收光谱检测硬
( 3 )切换拓扑。由于多种碳氢气体采用多种
件系统主要由光源及其驱动单元、 气体单元( 吸收
激光器, 因此应独立控制各激光源的输出和温度,
光路)、 光电探测器、 控制装置和 DAQ 设备组成,
以避免相互干扰。使用光开关或耦合器是一种通
如图 2 所示。可调二极管激光吸收光谱系统在检
过分时策略将多个光纤通道合并为一个光纤通道
测工业气体等应用中已相对成熟。但考虑到多组
分气体的测量、 交叉干扰、 高灵敏度要求和实际应 的方法。
用的振动干扰, 不能直接应用于电力变压器的在 2 TDLAS系统的试验装置
线溶解气体检测。
2.1 光学激光器
在可调二极管激光吸收光谱检测系统中, 激
光不仅是一个光源, 而且是光谱细分的保证。这
要求激光器的光谱宽度远小于吸收峰的宽度, 如
图 4 所示。
可采用快速调谐( 高于 1kHz ) 来获得整个吸
收峰的信息。关于光源的选择, 本研究还考虑了
以下问题。
图 2 典型 TDLAS系统中的主要硬件
为了分析烃类多组分气体检测系统的影响因
素, 分别考虑了单组分检测和多组分切换部分。
对于单个气体检测, 该检测与气体吸收强度、 交叉
灵敏度和噪声水平密切相关。其中, 吸收强度由
吸收系数和光路决定, 最终取决于激光源和气体
电 池。 烃 类 气 体 检 测 系 统 的 影 响 因 素 如 图

3 所示。
为了实现多重气体的检测和提高测量效果,
需要解决 3 个问题。
( 1 )激光源。为了提高单组分气体检测的选 图 4 吸收线选择示意图