光声光谱技术在多组分气体浓度探测中的应用

• 作者: 刘锟 查申龙 王贵师 谈图 高晓明
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 红外光谱 气体探测 光声光谱 甲烷 一氧化碳 宽带光源 温度补偿 灵敏度
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 所属期刊栏目: 仪器,测量,度量学
• 页码范围: 8-13
• 页数: 6页
• 分类号: TN215
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20174606.0612002

摘要

CO和CH4气体作为判断变压器运行状态的故障气体,对其浓度的探测在变压器维护中具有重要意义.为了准确探测变压器运行过程中产生的CH4和CO气体浓度,本文利用光声光谱技术,设计了一套基于宽带光源的多组分气体探测系统,和共振型光声系统相比,该系统中所用的非共振型光声池体积小,易加工,池内各处信号强度相同,降低了对声学信号探测器的安装要求.系统的性能通过对CO和CH4气体的探测进行评估.首先,从理论上分析了信号强度与调制频率呈反比,然后根据宽带光声系统在不同调制频率下的响应,确定系统的最佳调制频率为22 Hz.在最佳调制频率下,根据温度与待测气体光声信号的关系,对光声信号进行温度补偿,消除温度变化对光声信号的影响,进一步提高了系统的稳定性.最后,通过不同浓度的CH4和CO气体对系统进行标定.实验表明,温度补偿前后,光声信号随温度的漂移分别为0.023 23V/℃和 8.383 48×10-5 V/℃,通过对不同浓度CH4和CO气体的探测,系统的线性度分别达到 0.995和0.998 4.在一个大气压下,积分时间为1s时,宽带光声探测系统对CO和CH4气体的探测极限浓度能够达到1μL/L.该系统成本低,线性度好,探测灵敏度符合国标对变压器维护过程中CO和CH4气体的探测要求.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	谈图	中国科学院安徽光学精密机械研究所	21	98	6.0	9.0
2	高晓明	中国科学院安徽光学精密机械研究所	64	380	11.0	16.0
3	王贵师	中国科学院安徽光学精密机械研究所	17	64	5.0	7.0
4	刘锟	中国科学院安徽光学精密机械研究所	18	135	4.0	11.0
5	查申龙	中国科学院安徽光学精密机械研究所	1	10	1.0	1.0