光声光谱在油中气体分析中的应用前景_刘先勇

光声光谱技术应用于变压器油中溶解气体分析陈伟根,云玉新,潘　翀,孙才新(重庆大学电气工程学院高电压与电工新技术教育部重点实验室,重庆市400030)摘要:变压器油中溶解气体在线监测装置中的色谱柱和气敏传感器存在消耗被测气体和长期稳定性差等不足。

光声光谱气体分析技术灵敏度高,不消耗被测气体,克服了传统油中溶解气体在线监测技术的缺点。

文中对其在变压器油中溶解气体在线监测中的应用进行了研究。

构建了用于变压器油中溶解气体分析的光声光谱平台,给出具有红外特征吸收峰的CH 4,C 2H 6,C 2H 4,C 2H 2,CO 和CO 2这6种主要故障特征气体的特征频谱,采用加权最小二乘法对2种混合气体中的CH 4,C 2H 6,C 2H 4,C 2H 2,CO 和CO 2进行了定性和定量分析。

分析结果与气体各组分体积分数真实值或气相色谱仪测量值的比较表明,光声光谱技术能有效地对变压器油中溶解气体进行分析。

关键词:变压器;光声光谱;油中溶解气体;多组分气体分析中图分类号:TM406;O433收稿日期:2006212215;修回日期:2007203206。

重庆市自然科学基金重点资助项目(CSTC2007BA3002)。

0　引言长期运行中和发生故障后的油浸电力变压器在热、电的作用下,其绝缘油及有机绝缘材料会分解出一些对判断故障类型甚至故障部位有价值的气体,如H 2,CH 4,C 2H 6,C 2H 4,C 2H 2,CO 和CO 2[1]。

分析油中溶解的这些气体是判断油浸电力变压器早期潜伏性故障最方便、有效的措施之一[123]。

目前,变压器油中溶解气体在线监测装置中所用的气体检测方法主要有气相色谱法[4]、气敏传感器法[5]、傅里叶红外光谱法等[6]。

但这些方法均存在一些不足[427],例如:①气相色谱法和气敏传感器法在检测过程中要消耗待测气体和载气;②色谱柱和传感器的性能在使用过程中会逐渐变化,为保证准确度,必须定期用标准气体进行校准,因此长期稳定性不好;③傅里叶红外光谱法在检测微量气体时,其气池体积较大,增加了对待测气体的需求量。

武汉豪迈光电科技有限公司在业界开创性地将半导体激光器技术及光声光谱技术结合并应用到智能电网领域，研发生产的PASL-3000激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统，可实现在线检测变压器绝缘油中8种故障气体。

PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统涵盖了多项专利技术，国内首次实现了激光光源对变压器绝缘油故障气体的检测，该系统作为气相色谱法和传统光声光谱法的技术升级产品，不仅无需更换载气，无气体交叉干扰，更具有准确度高，稳定性好的优点，可以进一步提高主变初期缺陷发现率，降低变压器的故障率，并减少运维成本，从而提高变压器等主设备的安全运行水平，实现电网运行的提质增效。

其操作的方便性、维护的简便性及测量的高准确度收到用户的广泛好评。

PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统产品特点●领先的技术本监测设备将半导体激光器技术与光声光谱技术引用到全新领域，检测变压器油中气体，系统抗交叉干扰能力强，检测响应速度快，测量精度高，重复性好●全组分油中故障气体监测利用光声光谱分析检测H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2及微水共八种故障气体成分含量，还可扩展油中N2、O2成分含量测量●无需耗材、免维护设备运行不需要人员操作，运行过程中无需载气或者重新标定，不需要经常维护，节约运行成本●可靠脱气设备内置恒温真空脱气装置，脱气效率高速度快，对油样无污染●多油箱监测一台设备最多可以监测三个变压器的油箱，变压器阀门与设备之间的管道最长30米，通过油路转换开关分时切换进行检测●安装简便无需停电即可完成安装，减少客户的经济损失●远程终端显示设备支持Modbus、IEC61850协议，可提供远程终端显示，包括设备运行状态、实时测量数据、数据柱状分析图、趋势图、报表和预警提示●多种数据通讯，远程集中管理先进的远程集中管理套件可将多个监测设备的运行状态和测试数据汇总监控，提供完善的趋势分析和诊断结果。

光声光谱微量气体检测技术及其应用研究共3篇光声光谱微量气体检测技术及其应用研究1光声光谱微量气体检测技术及其应用研究在各种工业生产和科学研究中，微量气体检测技术变得越来越重要。

然而，传统的检测方法通常需要大型仪器和昂贵的操作费用，这极大地限制了其实际应用。

光声光谱技术因其快速，准确，非侵入性和高灵敏度而备受关注，尤其是在微量气体检测中的应用。

本文将阐述光声光谱技术的原理及其应用研究成果。

光声光谱技术简介光声光谱技术是一种新兴的检测技术，结合了光学和声学的优势，通过激光光束的吸收和散射声波的检测来实现气体分子的检测。

当一束激光穿过待测气体时，光子会和气体分子发生相互作用，产生吸收的效应，从而激发声波信号。

检测的声波信号可以被转化为数值信号分析和研究。

由于气体分子的吸收光谱与其分子构型和化学组成有关，因此，可以通过测量吸收光谱的波长和强度来鉴定待测气体分子，进而实现其检测。

光声光谱技术的应用大气环境监测：空气中存在的微量气体成分是影响大气环境质量的重要因素。

传统的大气环境监测方法通常需要收集样品后带回实验室进行分析，无法实现在线监测。

而光声光谱技术可以在现场对空气中的微量气体，如二氧化碳和甲醛等进行在线监测。

韩国科技大学研究发现，利用光声光谱技术可以在空气中检测到ppm级别的甲醛浓度，这与传统的红外吸收光谱相比具有更高的检测灵敏度。

生物医学检测：在生物医学领域，研究人员一直在寻找一种高灵敏度、快速、非侵入性检测微量分子的方法。

光声光谱技术可以通过检测人体呼出气体中携带的微量气体，如一氧化氮和碳氢化合物等，来辅助疾病诊断。

研究人员利用光声光谱技术检测呼出气体中的一氧化氮和乙醇等，可以实现对肝癌和乳腺癌的早期诊断。

食品安全检测：光声光谱技术也可以用于食品安全检测。

例如，在辣椒果实中，甲醛、乙醛和丙酮等有毒化学物质的含量可能会超过安全标准。

研究人员可以利用光声光谱技术检测出这些化学物质，以确保食品的安全性。

光声光谱法在变压器油溶解气体检测中的应用
光声光谱法在变压器油溶解气体检测中的应用
高树国1 ,秦九渠2 ,刘伟1 ,杜黎明1
【摘要】摘要:介绍基于光声光谱法的便携式油中气体分析仪测量油中气体含量的原理和方法,通过对某变压器油的跟踪检测证明了该方法的准确性;通过与光声光谱法进行比较,分析光声光谱法的优缺点,并对该方法的使用提出建议。

【期刊名称】河北电力技术
【年(卷),期】2010(029)002
【总页数】3
【关键词】关键词:变压器油;光声光谱法;气相色谱法;气体含量
绝缘油溶解气体检测是有效诊断油浸式变压器故障的手段之一。

当变压器内部发生过热、放电等故障时,将导致故障附近的绝缘油分解,分解产生的气体会不断地溶解于油中,不同性质的故障所产生的特征气体不同,即使同一性质的故障,由于故障的程度不同,产生的气体含量也不相等,因此,对油中溶解气体的色谱进行分析,可以及早发现变压器内部潜伏性故障的性质、程度和部位,以便及时处理故障,避免事故的发生。

目前,检测变压器油中溶解气体的常用方法是气相色谱法,但此方法试验环节多、操作手续繁琐、检测周期长,不适用于现场检测。

光声光谱法是检测变压器油中溶解气体和微水的一种新技术,可完成现场或在线检测,与传统气相色谱技术相比具有操作容易、稳定性强、检测周期短等优点。

以下介绍英国凯尔曼公司研制的基于光声光谱法的便携式变压器油中溶解气体分析仪的原理、应用情况,及其优缺点。

1 光声光谱法检测变压器油溶解气体原理
1.1 光声效应。

基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体分析研究为保障电网可靠、安全、平稳地运行,要求对电网中尤其是重要位置的大型油浸变压器的运行状况进行不间断的在线监测。

在现有各种技术中,变压器油中溶解气分析(DGA)是目前监测充油变压器潜在故障与运行状况最为可靠的方式与重要手段。

通过对油中溶解气体分析,可以掌握变压器当前的运行状态,辨别其故障类型,为故障变压器的工作状态以及性能评估提供了重要依据。

光声光谱法具有高灵敏度、大动态范围、无需消耗载气、低漂移和高稳定性等优点,因此近年来利用光声光谱技术进行变压器DGA在线监测已成为浸油式变压器健康监测的首选技术方案。

针对变压器油中多种溶解气的在线分析需求,本文提出了将近红外波段半导体可调谐激光器结合光纤放大器作为光源、光纤声波传感器作为探测光声信号的麦克风、共振式光声池作为检测场所的方案,结合斩波器强度调制与锁相放大微弱信号检测技术搭建的光声光谱多组分气体检测系统。

通过选择1529.39nm、1531.59nm和1572.34nm三个不同的激光输出波长,实现了对CH4、C2H2和CO2等变压器的几种主要故障特征气体的同时监测与分析,各气体的极限检测灵敏度分别达到434.783ppm、28.249ppb、16.260ppm。

为了提高CH4气体检测的极限灵敏度,选择吸收系数更大的1650.96nm波长,将CH4气体的极限检测灵敏度提高到7.463ppm,提高了近两个数量级。

本文的主要工作是研究基于近红外可调谐半导体激光器的光声光谱多组分气体检测系统,并用于变压器DGA中的多组分气体浓度检测。

经过理论分析计算,并结合多次重复实验结果,表明该实验系统可实现对CH4和C2H2等多种重要的变压器溶解气的高灵敏度和高稳定性检测,很好地显现出了光声光谱技术的技术优势。

未来通过使用半导体光放大器(SOA),并深入的研发具有更高性能的光纤麦克风,以实现系统更高的极限检测灵敏度,有望发展成为光声DGA的一种新的技术方案。

光声光谱技术在绝缘油中气体检测的研究光声光谱气体检测技术是以光声效应为基础的一种光谱检测技术。

文章对光声光谱理论模型和光声光谱气体检测技术进行了概括和总结，并阐述光声光谱气体检测技术在绝缘油中气体检测的应用。

标签：光声光谱；绝缘油；微量气体检测引言光声光谱技术（PAS）是近些年来发展起来的一种研究物质吸收光谱的新兴技术，是以光声效应原理为基础的一种微量气体检测技术，具有较高的灵敏度、较高的选择性、动态检测范围大等优点。

自2000 年起，英国凯尔曼（Kelman）公司光声光谱技术应用于油中气体及微水检测并研发出便携式在线检测装置至今，光声光谱技术凭借其检测灵敏度高，可以实现同时检测多种微量气体的优势，已经发展成为一种新兴研究技术，是国际上的研究热点之一。

1 光声光谱技术光声效应是由于周期性强度调制的光照射物质时，产生声信号的现象。

在1880年由贝尔第一次发现光声效应。

它的产生机理是：当光照射物质时，因物质吸收光能而受激发，而后在非辐射消除激发的过程中，使其吸收的光能转变为热能。

若照射的光束通过周期性的强度调制，会在物质内产生温度的周期性变化，使这部分物质和其邻近媒质因热胀冷缩而产生应力（或压力）发生周期性变化，从而产生声信号，这种信号称为光声信号。

当光调制频率与光声信号的频率相同时，光声信号的强度和相位则是由物质的光学、热学、弹性和几何等特性决定的。

光声光谱技术是以光声效应原理为基础的一种光谱检测技术。

由于压力波温度与气体浓度呈一定比例关系，因此，电磁辐射后所产生的压力波被检测气体分子吸收后就可以检测气体浓度。

光声光谱法对样品进行检测是，吸收光能的大小，反射、散射光等对其测量干扰很小，因此提高了对低体积分数气体的测量准确度。

并且光声室容积一般都比较小，大约2-3ml，有利于提高油气分离效率。

2 光声光谱技术的气体检测技术的理论模型光声光谱检测系统根据光声信号检测气体浓度的系统。

光声光谱气体检测系统是光谱气体检测技术的一种，光谱气体检测技术从原理上划分可以分为两种测量法：直接测量法和间接测量法。

新仪器新设备光声光谱技术在变压器油气分析中的应用张川,王辅(英国凯尔曼有限公司上海代表处,上海200233)摘要:针对传统的变压器油中故障气体气相色谱分析存在较多缺点的问题,英国凯尔曼有限公司利用光声光谱技术原理开发了一系列用于检测变压器油中故障气体的产品,该技术利用不同波长的红外线激发不同的气体分子,在密闭容器中产生强度对应于气体体积分数的压力波。

光声光谱技术与传统气体色谱的技术特点对比和实测的数据分析表明,光声光谱技术气体监测设备性能优于传统的气相色谱仪且精度完全符合要求。

关键词:电力变压器;光声效应;光声光谱;油中溶解气体分析中图分类号:TM406文献标识码:B文章编号:100326520(2005)022*******Application of Photo2Acoustic Spectroscopy Technology to Dissolved Gas Analysis in Oil of Oil2Immersed Power TransformerZH ANG Chuan,WANG Fu(Kelman Ltd.Shanghai Representative Office,Shanghai200233,China)Abstr act:Dissolved gas analysis is the efficient method to analyze the status of a transformer.But there are some disadvan2 tages in dissolved gas analysis in oil of oil2immersed power transformer,which is based on traditional gas chromatography technology.Photo2Acoustic Spectroscopy is one of the spectroscopy technology,which is based on photo2acoustic effect.In absorbing the appropriate wavelength radiation(eg infrared light),the temper ature of the appropriate gas will increase and, if the gas is in a sealed container,this temperature rise will cause a proportional r ise in pressure.The volume of the gas can be calculated by measuring the level of pressur e.Accor ding to the Photo2Acoustic Spectroscopy technology,Kelman has de2 signed a series of DGA products.This paper compares the characteristics between the Photo2Acoustic Spectroscopy and Gas Chromatography.By analyzing the testing results,It is concluded that the performance of the equipment based on Photo2A2 coustic Spectroscopy is better than that based on gas chromatography.Key words:electric power tr ansformer photo2acoustic effect photo2acoustic spect roscopy dissolved gas analysis in oil0引言油中溶解气体分析(DGA)是检测、分析变压器潜伏性故障广泛应用的常规方法[1]。

变压器作为电力系统的枢纽，运行状态直接关系着电力系统的安全稳定。

在运行过程中，变压器内部发生热故障、放电性故障或者油、纸老化时，会产生H 2、CH 4、C 2 H 6 、C 2 H 4、C 2 H 2、CO、CO 2等故障特征气体，故障气体的含量是变压器内部故障类别和严重程度的重要标志。

为实现油中气体的在线监测，目前已提出多种方法，如气相色谱、气敏传感器、红外光声光谱等。

但长期使用中，这些方法存在取样复杂、交叉敏感、长期稳定性差、检测气体组分不够齐全等问题。

为此，我司开创性地将半导体激光器技术与光声光谱技术结合，研发生产了PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统，具有准确度高，稳定性好、无需更换载气，无气体交叉干扰等优点。

技术特点：光声光谱是基于光声效应的一种光谱技术，气体分子吸收特定波长的调制光辐射能量，由振动基态跃迁到激发态，然后通过快速的辐射跃迁或者无辐射跃迁过程回到基态。

气体分子通过无辐射跃迁过程回到基态会产生热能，导致气体温度的变化，相应地引起气体压强的变化，从而产生声音信号，信号的强弱与入射光强和气体吸收大小成正比，检测声音信号即可间接测定气体浓度。

气体既是检测对象气体，又是吸收光辐射的探测器，利用同一光声池检测装置，只要改变光源的波长即可对多种气体进行检测。

可调谐半导体激光器凭借其带宽窄、连续可调、体积小、重量轻、可在室温工作、能与光纤藕合等优点，近年来成为光声光谱系统光源的理想选择。

通过多波段可调谐半导体激光器的组合，可满足变压器油中溶解气体和微水的测试要求。

技术优势：（1）非接触性测量、不消耗任何标准气体；（2）不需要分离气体、直接确定气体的成分和含量、检测速度快、可实现连续测量；（3）直接测量气体吸收光能大小，探测灵敏度高，气室体积小；（4）采用半导体激光器，直接电调制，系统性能可靠，稳定性好；（5）只需分别驱动不同波长的半导体激光器即可用于多种气体的测量。

光声光谱技术在变压器油中气体在线监测中的现场应用发布时间：2022-02-15T08:53:50.234Z 来源：《电力设备》2021年第12期作者：刘丽荣[导读] 介绍了光声光谱检测技术原理，提出了基于光声光谱原理的变压器油中溶解气体在线监测系统典型结构，经现场实际应用验证，与传统气相色谱在线监测相比精确度高，维护量少，系统运行稳定，具有广阔的应用前景。

（广东电网有限责任公司东莞供电局 523000）摘要：介绍了光声光谱检测技术原理，提出了基于光声光谱原理的变压器油中溶解气体在线监测系统典型结构，经现场实际应用验证，与传统气相色谱在线监测相比精确度高，维护量少，系统运行稳定，具有广阔的应用前景。

关键词：光声光谱监测技术、在线监测系统、气体组分Field Application of Photoacoustic Spectroscopy Technology in On-line Monitoring of Gas in Transformer Oil Abstract：this article introduces the principle of photoacoustic spectroscopy detection technology, and proposes a typical structure of an online monitoring system for dissolved gases in transformer oil based on the principle of photoacousticspectroscopy. It has been verified by field applications and has higher accuracy and less maintenance than traditional gas chromatography online monitoring. The system runs stably and has broad application prospects.Key words：photoacoustic Spectroscopy Monitoring Technology,online monitoring system,gas composition0引言油中溶解气体分析（DGA）技术是基于油中溶解气体组分与内部故障类型、故障性质、故障程度的对应关系，根据气体的组分和各种气体含量判断变压器内部有无异常情况，以诊断其故障类型、部位、严重程度和发展趋势，对变压器故障进行早期和实时的诊断识别非常有效，方便用于在线监测。

光谱分析技术在气体分析中检测的研究摘要：光谱分析技术是一门发展迅猛的高新技术,在气体检测分析领域里被誉为分析“巨人”,它的出现掀起了一场分析技术革命。

随着现代化工业的突飞猛进，气体检测技术的重要性不言而喻，光谱是气体检测家族中的重要一员，它以吸收光谱为基础理论，基于光．热．声效应实现对气体定性与定量测量的一种检测方法，具有高灵敏性、高选择性、快速响应、在线监测和无耗材等优点，其应用前景十分广阔。

随着计算机科学与数值模拟技术的发展，仪器研制的研发环境与设计流程也发生了较大的变化，利用先进的设计方法用于光声光谱技术的研究具有积极的意义。

本论文通过理论分析的方法，围绕光声光谱光．热．声效应下的多物理场耦合计算问题，利用计算机有限元仿真技术开展光声池的优化设计、光声光谱连续性检测系统与光声池腔内流场与噪声等问题的实验研究与理论分析，本文阐述了红外光谱技术吸收原理及优点，介绍了光谱技术在气体检测分析中的应用。

对实际生产具有指导意义。

关键词：红外光谱技术；气体检测分析；特征频率近些年，伴随着我国经济的飞速发展，各种各样安全生产事故的产生频率也在持续提升。

瓦斯爆炸是煤矿业生产制造中最普遍、伤害较大的安全生产事故，因而煤矿业公司必须一套健全的煤层气检测机器设备来防止重大安全事故的产生。

石油工业和避免疫情散播也必须气体检测机器设备，如检测一氧化碳。

因而，气体检测剖析技术性被广泛运用于很多领域，对确保大家的制造日常生活具备关键实际意义。

现阶段，气体检测的方式许多，在其中红外光谱法是最经常使用的气体检测和统计分析方法。

摆脱了传统式气体检测统计分析方法机器设备易衰老、抗干扰性弱等缺陷。

它具备反应灵敏、精确测量結果真正靠谱等优势，具备较好的发展前途。

1.光谱吸收基本原理大家都知道，仅是由很多可见光组合而成的，因此大家见到红外线是由很多红外线频率之外的光构成的。

每一种气体都是有一个特性：可以吸收相对应频率的红外线能，气体吸收红外光能的最大频率称之为气体的特点吸收频率。

光声光谱技术在绝缘油中气体检测的研究作者：孙微微宋贵才来源：《科技创新与应用》2016年第04期摘要：光声光谱气体检测技术是以光声效应为基础的一种光谱检测技术。

文章对光声光谱理论模型和光声光谱气体检测技术进行了概括和总结，并阐述光声光谱气体检测技术在绝缘油中气体检测的应用。

关键词：光声光谱；绝缘油；微量气体检测引言光声光谱技术（PAS）是近些年来发展起来的一种研究物质吸收光谱的新兴技术，是以光声效应原理为基础的一种微量气体检测技术，具有较高的灵敏度、较高的选择性、动态检测范围大等优点。

自2000 年起，英国凯尔曼（Kelman）公司光声光谱技术应用于油中气体及微水检测并研发出便携式在线检测装置至今，光声光谱技术凭借其检测灵敏度高，可以实现同时检测多种微量气体的优势，已经发展成为一种新兴研究技术，是国际上的研究热点之一。

1 光声光谱技术光声效应是由于周期性强度调制的光照射物质时，产生声信号的现象。

在1880年由贝尔第一次发现光声效应。

它的产生机理是：当光照射物质时，因物质吸收光能而受激发，而后在非辐射消除激发的过程中，使其吸收的光能转变为热能。

若照射的光束通过周期性的强度调制，会在物质内产生温度的周期性变化，使这部分物质和其邻近媒质因热胀冷缩而产生应力（或压力）发生周期性变化，从而产生声信号，这种信号称为光声信号。

当光调制频率与光声信号的频率相同时，光声信号的强度和相位则是由物质的光学、热学、弹性和几何等特性决定的。

光声光谱技术是以光声效应原理为基础的一种光谱检测技术。

由于压力波温度与气体浓度呈一定比例关系，因此，电磁辐射后所产生的压力波被检测气体分子吸收后就可以检测气体浓度。

光声光谱法对样品进行检测是，吸收光能的大小，反射、散射光等对其测量干扰很小，因此提高了对低体积分数气体的测量准确度。

并且光声室容积一般都比较小，大约2-3ml，有利于提高油气分离效率。

2 光声光谱技术的气体检测技术的理论模型光声光谱检测系统根据光声信号检测气体浓度的系统。

光声光谱法监测变压器油中气体含量可行性研究报告篇一：变压器油溶解气的激光光声光谱分析变压器油溶解气的激光光声光谱分析【摘要】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。

【关键词】变压器；油中溶解气体分析；激光光声光谱技术；高压脉冲放电；顶空油气分离引言变压器是电力系统的核心设备，变压器故障会造成严重的电网事故。

所以对变压器运转状态和健康状态进行实时在线检测，有助于提高电力系统的安全性和稳定性。

变压器油溶解气分析是国际上公认的能够有效监测和判断油浸式电力变压器早期故障的方法，通过对变压器绝缘油中溶解的故障气体的种类和含量进行初步分析，可以帮助判断变压器内部是否存在潜伏性故障，对各组分气体的产气量及其变化趋势作进一步分析，还可以区分过热性故障和放电性故障。

光声光谱油中溶解气分析法既综合了气相色谱法、传感器阵列法、傅立叶红外光谱法方法的优点，又克服了他们存在的诸多不足。

同时，基于近红外可调谐光纤激光器的光声光谱技术具有灵敏度高、可调谐性和灵活性好等优势，能够很好的应用于油中溶解气分析。

1.变压器故障气体的激光光声光谱检测1.1 激光光声光谱检测系统激光光声光谱检测系统的系统主要包括近红外可调谐掺铒光纤激光器、掺铒光纤放大器、光声池、锁相放大器、配气系统、数据采集和处理部分。

工作流程为：锁相放大器产生正弦波调制信号，加载在计算机发送的扫描电压上，共同作用于激光器上实现激励光源的波长调制和连续波长的扫描。

光声池内的气体样品由于激光辐射而产生调制的光声信号，利用微音器探测光声池中的声音信号，并将声信号转换为电信号，锁相放大器提取该电信号中的二次谐波信号并传送给计算机，由计算机完成数据采集和处理的工作。

变压器油中溶解气体光声光谱检测技术研究华中科技大学电气与电子工程学院的研究人员毛知新、文劲宇，在2015年第7期《电工技术学报》上撰文，光声光谱技术具有选择性好、检测范围宽、准确度高和免维护等优点, 基于光声光谱气体检测原理和变压器油中溶解气体的吸收光谱特征，对油中溶解气体进行和定性和定量分析，构建了结合动态顶空脱气和光声光谱检测的微量气体检测装置，研究了检测器内部噪声、环境温度和湿度等对检测结果的影响，结合现场数据和实验分析了空气湿度的影响并提出解决方案，对比检测了取自现场变压器的油样，结果达到了IEC和相关国家标准的要求。

光声效应是一种辐射热效应，起因于封闭气体中热量的损失和吸收所产生的气体体积的变化[1]。

基于光声效应的微量气体检测技术，由于其灵敏度高、不消耗被测气体、检测范围宽、长期稳定性好等优点，可真正实现免维护，在变压器等油浸式电气设备的油中故障气体在线检测中具有巨大的应用潜力[2-5]。

国内外学者对气体光声光谱检测技术进行了大量的研究，研究内容主要集中在激光光源的选择、光声池和微音器的设计等方面[6-9]。

采用CO、CO2等气体激光器作为光源的光声光谱检测装置理论上可检测10-13量级的微量气体，试验证明用波导CO2激光器作光源的光声光谱检测装置监测到10-12量级的C2H4气体，但激光器体积大、价格贵、操作复杂且不能调谐，不适合变压器油中多种溶解气体的在线监测。

同时为了提高检测准确度，学者们改善了光声池的设计，随着微音器技术的发展，相继出现了传统的电容式和电压式微音器、基于微加工技术设计的压电式石英音叉、采用微机电系统技术设计的薄膜型或薄层型微音器。

微音器的发展使得光声光谱检测变得更加敏感、系统趋于紧凑化、小型化。

国内许多学者也进行了光声光谱在变压器油中溶解气体检测、局部放电下SF6及其分解组分的检测等应用研究[12-15]，并研究了温度、压力、湿度和斩波器频率等因素对光声光谱监测的影响[16-19]。

国家电网公司科学技术项目可行性研究报告项目名称：基于光声光谱法的变压器油中气体含量在线监测系统的研究与开发申请单位：起止时间：2009年01 月至2010 年12 月项目负责人：联系电话：手机：电子邮件：传真：通信地址：邮政编码：一、目的和意义为保证电网的安全，必须保证电气设备健康、稳定地运行。

检测电气设备的方法有常规的预防性试验和在线监测技术。

预防性试验实际上是对电气设备进行定期停电试验、检修和维护。

在电气设备故障诊断、防止设备事故发生、保证安全可靠地供电方面，这种计划的维修体系无疑起着很好的作用，但随着电力系统电压等级的不断提高，这种试验方法诸多的弊端便显露出来。

预防性试验的电压等级很低、检测周期也比较长，其试验结果对长期运行的电气设备缺乏真实性的评判。

而且大部分的电气设备需要进行停电检修，造成大量的经济损失。

另外，对设备进行定期检修，具有很大的盲目性和强制性，因而可能造成过度检修，在过度检修的同时也可能给设备埋下新的隐患。

考虑到预防性维修体系的局限性，为降低停电和维修费用，提出了预知性维修或状态维修这一新的概念，其实际就是对电气设备进行连续的在线监测。

这样就能及时发现设备运行中的事故隐患，及时报告给检修人员；避免盲目性地维修设备，造成经济损失；对于已有隐患的设备，也能跟踪其潜伏性故障，最大限度地利用设备，提高使用效益。

电力变压器油中气体含量的检测通常采用色谱检测法，离线式的色谱监测仪存在一系列的不足之处，脱气作业存在人为误差，检测曲线的人工修正也会加大误差；从取油样到油气分离再到实验室分析，作业程序复杂，花费时间长；另外,绝缘劣化的发展有快有慢，预防性试验不能实时地发现故障，对电力变压器油中气体含量实施在线监测已成为迫切的需要。

目前，对电力变压器进行故障判断的方法主要有局部放电诊断法和绝缘油中气体含量的监测法，局部放电的监测判断法容易受到现场的电磁场干扰，放电信号难以提取，对变压器故障判断的有效方法还是绝缘油中气体含量监测法。

油色谱分析及光声光谱分析的对比研究发表时间：2018-01-22T17:07:21.220Z 来源：《电力设备》2017年第28期作者：杨娜张明李勇[导读] 摘要：在维护变压器的过程中，会使用各种的分析方法来判断变压器中潜在的故障。

(国网昌吉供电公司新疆昌吉市 831100)摘要：在维护变压器的过程中，会使用各种的分析方法来判断变压器中潜在的故障。

光声光谱分析就是一种新兴的检测技术。

本文简述了油色谱分析方法与光声光谱分析方法，并进行了一些对比，希望可以给变压器的检修工作提供一些依据。

关键词：油色谱分析；光声光谱分析；对比1 油色谱分析技术1.1油色谱分析技术的应用情况在检修变压器的时候，使用油色谱分析技术可以及时的发现变压器设施中存在的故障隐患，从而给之后的检修工作提供根据。

而油色谱分析技术还有一些不足之处，第一，密闭取样、检测曲线人工修改的工作存在着一定的误差；第二，使用这种分析方法过程是比较复杂的，资金方面的投入比较高，这就使得技术与经济是不能满足供电系统的发展；第三，变压器等设施的检查周期比较长，并不能及时的检测变压器设施，也不能预测到变压器设施的故障隐患。

油色谱分析技术具有稳定性比较强，检测数据比较统一等的特点，使用油色谱分析技术来检测变压器设备，就可以确保设备可以正常的运营，有效的减少变压器设施出现故障的机率，提高检修工作的速度，因而油色谱分析技术在检修设施的过程中应用是比较广泛的。

图一油色谱分析仪1.2油色谱分析技术的原理与结构1.2.1油色谱分析技术的工作原理油色谱分析技术主要包含了油气分析与气体含量检测两个方面。

油色谱在线检测技术就是利用脱气法将绝缘油中溶解的气体分离出来，在经过色谱柱之后，分离各个单组的分气体，之后进入装有传感器的气敏检测部件。

检测部件可以把这些分气体根据气体的化学性质、物理性质等转变为电信号，在实际工作中常用的检测部件就是氢火焰离子化检测器与热导池检测器。

传感器输出的电信号，在经过转变之后传输到计算机当中，再把这些数据传输到主控计算机，并使用相关的软件来显示这些数据。