本文選題：變壓器　+ 寬帶光源　；  引自：《中國科學技術大學》2017年博士論文

【摘要】：變壓器在出現(xiàn)不同類型故障的條件下,內(nèi)部油中將形成各種類型的故障氣體,通過對油中故障氣體濃度的探測,根據(jù)油中氣體濃度之間的比例,可以判斷充油型變壓器中可能出現(xiàn)的不同類型的故障,為變壓器的維護提供科學依據(jù),因此探測從油中脫出的各種不同類型的氣體濃度,對維護變壓器的穩(wěn)定有序運行意義重要。光聲光譜技術具有零背景,靈敏度高,探測動態(tài)范圍廣以及信號強度不依賴于光強等優(yōu)點,被認為是用于氣體探測的一種有效的光譜技術。本文從光聲光譜技術的基本理論入手,設計了性能較好的光聲池,并且創(chuàng)建了可用于油中脫出的多種類型的氣體探測的寬帶光聲光譜系統(tǒng)。通過對寬帶光源光束準直,系統(tǒng)最佳調(diào)制頻率的標定,以及對系統(tǒng)中噪聲的抑制和對光聲信號的溫度補償,進一步提高了系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)定性,通過濃度和光聲信號之間的最小二乘擬合對系統(tǒng)進行標定,最后研究了系統(tǒng)用于多種類型氣體濃度探測的整體性能。首先,利用研制的寬帶光聲系統(tǒng)對利用流量控制器配制的不同濃度的各種故障氣體進行了探測,說明了寬帶光聲系統(tǒng)對故障氣體探測具有較高的探測靈敏度以及氣體濃度和信號強度之間具有很好的線性度,然后對探測過程中溫度和壓力與信號強度之間的關系進行了研究。為了驗證系統(tǒng)的探測準確度,將寬帶光聲探測系統(tǒng)與基于長程光學多通池的直接吸收光譜探測系統(tǒng)串在一起,對同一種濃度的氣體進行對比探測。為了降低多組分氣體光聲信號之間相互干擾,將人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法引入到系統(tǒng)對混合氣體濃度的探測中,有效降低了寬帶光聲光譜探測系統(tǒng)對故障氣體濃度探測的誤差。最后,將光聲探測裝置和自主設計的脫氣裝置進行集成,將變壓器油中的故障氣體脫出,對脫出的氣體濃度進行探測。本論文的主要研究成果及創(chuàng)新有:(1)用很寬的光譜范圍的寬帶熱輻射光源研制了用于油中多種氣體濃度探測的光聲光譜系統(tǒng),和現(xiàn)有的光聲探測系統(tǒng)相比本文在光聲池中安裝了一個熱敏電阻,用于同步探測池內(nèi)的溫度,在光聲池的出射窗口,用反射鏡代替普通窗片,將入射光反射回光聲池內(nèi),提高進入光聲池中被待測氣體吸收的入射光的光功率,增強信號強度。為了讓寬帶光源的光束最大程度進入光聲池中,本文參照LED光源光束整形系統(tǒng)的設計,從理論上設計了一套用于寬帶光源光束整形的反射鏡,通過Tracepro軟件的模擬表明,整形反射鏡能夠將光束匯聚在預先設定的直徑范圍內(nèi)。(2)通過系統(tǒng)在不同調(diào)制頻率下的響應對寬帶光聲系統(tǒng)的最佳調(diào)制頻率進行標定。利用研制的寬帶光聲系統(tǒng)對各種不同濃度的故障氣體進行了探測,然后對光聲信號強度和濃度進行最小二乘擬合從而對系統(tǒng)進行標定,研究表明整套系統(tǒng)對各種故障氣體的探測具有較好的線性度。文中還對系統(tǒng)的信號強度隨光聲池內(nèi)待測氣體的溫度和壓力的變化進行了研究,通過研究表明,增大壓力,信號增強,待測氣體壓力近于一個大氣壓時,信號強度隨著壓力增大,變化比較微弱。隨著待測氣體溫度的升高,信號的強度不斷增強,超過一定的溫度后,升高溫度,信號的強度降低。通過信號與溫度的函數(shù),編寫了用于對信號強度進行溫度補償?shù)某绦?顯著消除了溫度對信號的影響,進一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,將探測系統(tǒng)與長程直接吸收光譜探測系統(tǒng)進行對比探測,可以看出系統(tǒng)具有較好的探測準確度。(3)采用神經(jīng)網(wǎng)絡算法降低氣體譜線間的交叉干擾。由于選用的窄帶濾光片具有一定的帶寬,因此,故障氣體吸收譜線之間存在重疊,本文將神經(jīng)網(wǎng)絡算法引入到故障氣體濃度探測中,降低各種氣體吸收譜線相互重疊的影響,降低探測誤差。(4)3D打印新技術在光聲系統(tǒng)中的應用探索。為了研制體積小,便攜性好的光聲探測系統(tǒng),本文探索了 3D打印新技術在光聲光譜中的應用,利用3D打印技術打印了小型化的共振型光聲池,并且對故障氣體CH4進行探測研究,和傳統(tǒng)機械加工技術相比,打印的光聲池能夠一次打印成型,體積更小,有利于便攜式光聲光譜型氣體探測儀的集成。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM41

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3 ;激光光聲光譜中差動式光聲池的研制[J];上海金屬.有色分冊;1982年03期

4 云玉新;陳偉根;孫才新;潘，

本文編號：1730835