变压器中微弱信号光声光谱检测系统的设计

变压器是电力系统中的核心器件,对变压器油中溶解气体进行分析可以发现存在的早期故障,研究并设计了一套用于变压器油中溶解气体在线检测的光声光谱系统,主要在数字信号处理系统的设计中,引入了微弱信号的混沌检测和互相关处理方法,有效地提取了低信噪比的周期信号。最后,对系统进行了浓度标定,并针对变压器中主要故障气体进行了准确 性、稳定性等实验。实验表明,系统检测精度达到了４.２５％,在变压器油中溶解气体检测方面有一定应用价值。     

光声光谱气体检测系统中光声池的仿真优化设计

针对特定场合对光声光谱气体检测系统中光声池特征频率的设计需求,利用有限元分析法,以一阶圆柱形共振光声池为研究对象进行声学模态仿真,获得了前8阶声学模态;仿真分析谐振腔、缓冲室的半径和长度对光声池特征频率和光声信号强度的影响。仿真结果表明：当谐振腔半径为3 mm时,谐振腔长度为120 mm,缓冲室的半径、长度分别为14.7 mm、60 mm是光声池特征频率在1 400 Hz附近的最佳尺寸。     

变压器油溶解气的激光光声光谱分析

变压器油中溶解气分析能够预防变压器故障的发生。激光光声光谱检测技术具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点,用于变压器油中溶解气分析的前景广阔。本文利用激光光声光谱检测系统,分别对C2H2、CO2及C2H2/CO2混合气体进行了检测,单一气体的检测极限灵敏度分别达到了12 ppb和36 ppm。通过自制高压脉冲发生器模拟变压器放电故障,并利用顶空油气分离装置,对变压器放电故障的特征气体C2H2的产气量进行了测量。     

导数光声光谱技术

本文报道了一种新的光声光谱技术即导数光声光谱技术，它利用一台单色仪和一个波长分束器，同时获得两束光强相同但波长有微小差别的两束光，这两束光分别入射到两个光声传感器，光声传感器的输出信号输送到锁相放大器并实现差分输出，输出信号输送室X-Y记录仪进行记录，最后扫描单色仪的波长从而获微得导数光声光谱，这种光谱技术既具有光声光谱技术灵敏度高的优点，又具有导数光谱技术分辨率高的优点。     

基于差频激光源的微量气体光声光谱检测系统

在周期极化的铌酸锂晶体中混合1．5－1．6μm可调谐半导体激光和1.064μmNd,YAG调Q脉冲激光,得到3．35－3．66μm的连续可调谐窄线宽激光脉冲,平均输出功率达0.2mW,实验装置比OPO相对简单,紧凑,无振荡阈值,根据该差频发生器的输出特性,设计了共振频率可调的光声池和光声光谱检测系统,并首次利用该系统对低浓度的CH4样品气体进行了光声谱测量,实验结果显示了系统在微量气体测量方面的优越性。     

光声喇曼光谱中线光声信号的影响

本文探讨了光声喇曼光谱中线性光声信号对灵敏度，探测极限和频移影响，导出了连续和脉冲光声喇曼光谱中线性光声信号的普适表达式，进而导出了光声喇曼光谱的信噪比和探测及限，理论值与实验值基本一致。     

石英增强光声光谱技术研究进展

石英增强光声光谱技术(QEPAS)在2002年由Kosterev首次提出,在短短十几年中,这种技术已经被应用在众多领域中,并取得了很多突破性进展.介绍了石英增强光声光谱传感器近期在技术改进及结构设计等方面的最新发展与动态,以期对相关领域的研究者提供参考.     

红外激光光声光谱气体传感谐振腔分析

设计制作了适合中红外激光光声光谱气体检测用的圆柱形光声腔,采用有限元法对其声信号的传输和探测进行了模拟分析并与实际测量结果进行了系统的比较.结果表明此光声腔中的二阶纵模在4.2KHz附近具有最大的共振幅度和适中的Q值,十分适合中红外光声光谱气体传感应用.     

基于支持向量回归的光声光谱信号温度和湿度校正方法北大核心CSCD

非共振光声光谱技术可用于在线检测变压器油中溶解气体,保障变压器安全运行。然而在室外环境下,背景信号易受到环境温度、湿度的影响,必须对这些因素进行校正,以提高仪器在线检测的稳定性和可靠性。背景信号的温度和湿度校正因子一般通过实验室测量得到,但测量过程中由于外部环境干扰,采集样本会出现较大波动,因此需要具有一定鲁棒性的回归算法计算校正因子。研究了基于支持向量回归的背景信号的温度和湿度校正方法,选择乙炔作为研究对象,在实验室内利用湿度发生器产生不同浓度水汽,同时利用温度传感器测量光声池温度,回归乙炔背景信号校正因子,并采用体积分数分别为0、5×10^(−6)和2×10^(−5)的乙炔和空气混合气体进行了验证。研究结果表明,对于体积分数为5×10^(−6)和2×10^(−5)的乙炔混合气体,所提方法和最小二乘法校正结果趋势相同,但最小二乘法校正信号存在趋势性偏离,而所提方法对背景信号校正具有更好的重复性和稳定性,优于最小二乘法。     

小型化光声光谱气体传感器研究进展

光声光谱技术用于探测痕量气体的浓度,小型化集成的光声光谱气体传感器利于实现便携式在线检测。光声探测作为光声光谱的关键技术决定了系统的灵敏度和体积,小型化的光声探测系统的核心是微型吸收单元和声光谐振器。总结了近年来光声光谱气体传感器在小型化与集成方面的进展,分析并比较三种光源、微型吸收单元以及小型化声光谐振器的研制进展以及各自利弊。介绍了北京航天控制仪器研究所近年的研究成果,采用共振管增强的石英音叉作为紧凑型封装的声光测量器件,通过铥钬共掺的光纤放大器实现波长为2 mm,功率为200 m W的激光输出,提高了测量精度,实现对氨气和二氧化碳的同时测量。     

光声喇曼光谱中线性光声信号的影响

本文探讨了光声喇曼光谱中线性光声信号对灵敏度、探测极限和频移的影响，导出了连续和脉冲光声喇曼光诸中线性光声信号的普适表达式，进而导出了光声喇曼光谱的信噪比和探测极限，理论值与实验值基本一致     

基于双波长法的光声光谱气体检测

光声光谱法是检测气体最灵敏的方法,气体浓度检测精度可达到ppt量级,但这需要复杂的实验系统和昂贵的器材,不利于在工程实践上使用.本文基于可调激光器的电流调制特性,提出了一种在测量气体吸收谱的吸收零点和吸收峰之间有效切换波长的简单调制方法.当激光功率为2.1 m W时,甲烷气体浓度的测量极限可达到0.46 ppm,测量结果证明了双波长法的可行性.     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

基于组合激光光源的双组分微量气体检测系统

CH₄和C₂H₂是变压器发生故障时两种重要的特征气体。为了实现对变压器中溶解的微量CH₄和C₂H₂气体含量检测的需求, 采用激光光声光谱气体检测技术, 通过分析CH₄和C₂H₂气体的近红外吸收谱线, 选取合适的激光光源并确定激光调制参数; 设计并搭建了一套以双激光光源和非共振光声池为核心的光声光谱微量CH₄和C₂H₂气体检测系统, 获得了系统对CH₄和C₂H₂气体检测灵敏度和低含量检测误差。结果表明, CH₄和C₂H₂气体分别在体积分数为0~1000×10-6和0~500×10-6的范围内具有良好的线性响应, 每10-6体积分数的检测响应度分别为5.8969μV和16.1831μV; 在低含量CH₄/C₂H₂混合气体对系统的重复性和精度测试中, CH₄气体体积分数为3.00×10-6时的检测最大绝对误差为0.30×10-6, C₂H₂气体体积分数为0.50×10-6时的检测最大绝对误差为0.20×10-6。此研究结果满足测量误差的技术指标要求, 实现了对微量CH₄和C₂H₂气体的高灵敏度检测。     

微机控制的高灵敏度激光光声光谱仪研究

用计算机对基于CO CO2 激光器的光声光谱仪进行自动控制和数据处理 ,使得该光谱仪长时间连续自动测量及对多种气体成分同时测量成为可能 ,并进一步提高了光谱仪的检测灵敏度和长期运行的可靠性。系统性能检测实验结果表明 ,对乙烯气体浓度的检测极限可达到 14× 10 - 1 2 ;系统长期测量精度优于 2 %。利用该系统对苹果和樱桃西红柿果实在有氧、无氧和无氧后乙烯释放量的变化进行了长时间的连续监测     

应用于生物医学的光声光谱技术的改进和实验研究

改进的光声光谱归一化技术，避免了普通的分光法归一化光声光谱技术中分束镜以及锁相放大器动态范围的影响和限制，实现宽光谱范围内准确的光谱测量。氙灯光源功率起伏用修正项修正，误差在5％以内，实现各次实验数据的可比性。     

远红外激光光声检测系统

本文报道一种新的远红外激光光声检测系统;给出应用该系统对十八种氨基酸和一种DNA粉末样品进行亚毫米波吸收率测量的初步结果。测量数据的最大均方根偏差小于4×10~(-4)。     

激光检测乙烯浓度的光声光谱效应研究

为了解决生物医疗、石油化工行业微量乙烯浓度难以检测的问题,采用CO2激光击穿装有乙烯气体的光声池产生光声光谱效应,进行了微量乙烯浓度的检测,设计并优化了光声池尺寸,研究了激光谱线10P(16)和10P(18)与乙烯吸收系数、乙烯气体浓度与光声信号之间的关系。结果表明,光声光谱气体检测系统的共振中心频率为833Hz,品质因数为20.8,光声池常数为2323Pacm/W;当激光功率为3.6W时,在两种激光谱线的照射下,光声信号与乙烯气体体积分数之间均成良好的线性关系,其线性拟合优度分别为0.99744和0.99802,系统的最低检测浓度可达0.9nmol/L。实验结果与理论分析相吻合,验证了光声光谱效应对微量乙烯浓度的检测具有良好的应用价值。     

双通道石英增强光声光谱测声器的设计及实验研究

设计了一款拥有双谐振腔的新型石英增强光声光谱测声器。通过开展多气体浓度的快速测量实验,研究了系统的灵敏度及可靠性。实验结果显示该种新颖的谐振腔结构并未引入新的噪声。双谐振腔的设计大大增强了石英音叉与谐振腔之间的声耦合强度,这一强耦合使传感器的响应时间下降至约5 ms,且上下两通道单独工作时的归一化噪声等效吸收系数分别达到7.8*10-9 cm-1W/√Hz和8.1*10-9 cm-1W/√Hz。另外,这一配置提供了两个相互独立的气体检测通道,为不同波长特别是波长间隔较大的两路激光光信号的相加或相消提供了一种可行性方案,也必将对多组分混合气体的快速在线检测的发展起到极大的推动作用。