[发明专利]基于无线网络检测微量六氟化硫浓度的声学方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用不同气体对声波产生的不同衰减的现象进行六氟化硫气体浓度检测的方法和装置，尤其涉及一种应用无线网络和超声技术对六氟化硫气体浓度进行检测的方法及相应装置。

背景技术

六氟化硫作为性能优越的绝缘气体，已经在输配电装备中得到了广泛的应用，但是六氟化硫的泄露难于避免，为了确保输配电设备的安全和人员安全，国家有专门的规定，要对使用六氟化硫的场合进行空气中六氟化硫含量的检测。有关利用在气体中传播的超声波的传播速度或时间来测量气体浓度的方法及装置已有相关方案提出，但是利用在气体中传播的超声波的声波单通道衰减来测量气体浓度的方法还未可见。

众所周知，声波随距离的衰减规律可以由式1表示：

p＝p₀e^-αx                                                     式1

式中p₀为声波发射端的声压强度，p为距离声波发射端x处的声压强度，α为介质的衰减系数，而声压信号作用到声波接收换能器可以转化为电压信号。根据经典声波衰减理论，当声波的频率一定，介质的衰减系数仅跟介质本身的性质相关，可以由式2表示：

α=ω22ρ0c3[43η+k(1cV-1cP)]]]>式2

式中ω为声波角频率，ρ₀为介质气体的密度，η为媒质的切变粘滞系数，k为导热系数，c_V为定容比热，c_P为定压比热。

由于p₀、p以及x皆为可测得量，因而可以计算得到衰减系数α，通过对衰减系数α的比较计算，可以得到气体的浓度值。

Ad Hoc网络（对等式无线移动网络）是一种新颖的移动计算机网络的类型，它既可以作为一种独立的网络运行，也可以作为当前具有固定设施网络的一种补充形式。AdHoc网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点、不需要硬件基础网络设施的支持，通过移动节点自由的组网快速构建起一个移动通信网络。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用无线网络和声波衰减检测微量六氟化硫浓度的声学方法及其装置，为气体浓度的检测提供一种新的方法和相应装置。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

基于无线网络检测微量六氟化硫浓度的声学方法，该方法包括如下步骤：

（1）无线子节点获取检测气体的检测环境信息，所述检测环境信息包括通道长度、温度和湿度；

（2）设定在与步骤（1）相同的通道长度、温度和湿度条件下，假设使用一定初始幅度的超声波穿过参考气体，结合参考气体的摩尔质量，无线子节点计算出超声波穿过参考气体的幅度衰减程度；

（3）无线子节点驱动与步骤（2）相同初始幅度的超声波穿过检测气体，并对穿过检测气体后的超声波幅度进程检测，计算超声波穿过检测气体的幅度衰减程度；

（4）无线子节点通过对两个幅度衰减程度的比值计算、表征六氟化硫浓度，并将相关信息发送至无线基站；

所述检测气体为混有六氟化硫的参考气体，一般来说参考气体为空气。所述步骤（2）和步骤（3）中的幅度衰减程度可以采用式1和式2中的公式计算，一般来说，由于六氟化硫的切变粘滞系数比空气高多个数量级，而其它参数都在同一数量级，因此被测气体的声波衰减系数随着六氟化硫浓度的增大而明显增大。