[发明专利]一种基于空间光路耦合的SF6

说明书

一种基于空间光路耦合的SF₆多种分解组分检测装置，包括多台量子级联激光器、信号控制器、吸收池、MCT检测器；在信号控制器的控制下，各量子级联激光器发出的红外激光中心波段与某一待测气体分解组分波段一致；且量子级联激光器的台数与待检测气体分解组分的种类数量一致；量子级联激光器根据发射出的不同特定波长的红外激光经由红外激光光路射入吸收池；并且在吸收池两面抛物面镜之间进行多次反射后，射出吸收池后经由红外激光光路射入MCT检测器。仅使用一个吸收池气室，实现对多种气体分解组分的检测；有效减少干扰信号对检测结果的影响，提高检测结果的准确性，可在多平台进行处理，处理便捷、适用范围广。装置紧凑式布局兼顾足够散热空间。

技术领域

本发明涉及气体分解组分检测技术领域，更具体地，涉及一种基于空间光路耦合的SF₆多种分解组分检测装置。

背景技术

六氟化硫(SF₆)气体因其具有优异的绝缘和灭弧性能，被广泛应用于电气设备中。以SF₆气体绝缘的设备(GIS)在生产或长期运行中，设备内部可能会产生各种绝缘缺陷，包括设备内的金属毛刺、自由导电微粒、绝缘子缺陷等。这些绝缘缺陷的产生与发展进而致使设备内SF₆绝缘气体发生分解，生成多种SF₆分解产物。对这些产物进行分析可知晓SF₆设备内部绝缘情况，对设备的健康状况检测与维护具有重要意义。

现有技术中，对GIS中SF₆分解产物成分检测方法，主要有傅里叶红外光谱法、电化学传感器法等。这些检测方法的原理是：当红外光束穿过被测气体时，气体会吸收红外信号。由Lambert-Beer定律知，气体分子吸光度正比于吸收光程、气体分子浓度和气体分子吸收系数。而不同气体分子具有不同的气体分子吸收特征。因此，可以通过对经过气体吸收后的吸光度谱进行光谱分析来定量反演吸收气体分子浓度。然而，当气体浓度过低时，其气体分子吸光度较弱，吸收光谱表现不明显，此时可以通过增加气体分子吸收光程，以增大待测气体的吸光度。现有技术中增大光束行程的方法为球面镜反射法，然而受限于球面镜的尺寸，光束的反射次数有限，在测量微量气体时，依然无法达到有效行程。

此外，傅里叶红外光谱法中，激光器的激光波段一般在某个特定范围内，因此其只能检测其波段范围内的组分，如需要检测多种组分则需要多个激光器与多个气室，因此傅里叶红外光谱仪体积较大，无法适应现场环境的复杂性，不便于携带，在现场检测方面难以实施；电化学传感器，虽然体积较小便于携带，但检测组分少，而且存在气体组分之间的交叉干扰问题。

而在电力工程现场检测时，需要检测装置体积小、结构紧凑、既满足SF₆分解组分检测所需精度，又满足便携性可应用于复杂的应用场景。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于空间光路耦合的SF₆多种分解组分检测装置，在一个气室内对多种不同波段的分解组分气体进行检测，在满足检测效果的同时可减少气室数量，缩小整个检测装置体积，实现一台检测装置能够检测多种分解产物，提高电气设备运检效率。

本发明采用如下的技术方案。

一种基于空间光路耦合的SF₆多种分解组分检测装置，包括激光光源、吸收池、MCT检测器。吸收池为圆柱体，吸收池的一侧设置中心带孔抛物面镜、另一侧设置抛物面镜，红外激光经中心带孔抛物面镜上的小孔射入吸收池内，在两面抛物面镜之间反射数次，反射过程中红外激光被待测气体吸收，反射后的红外激光从中心带孔抛物面镜上的小孔射出。

激光光源包括：：n台量子级联激光器、一台信号控制器，n≥2；信号控制器向各量子级联激光器发送不同的特定波长控制信号，特定波长控制信号使得量子级联激光器发出特定波长的红外激光；其中，特定波长是量子级联激光器发出的红外激光的中心波段，对于任一量子级联激光器，特定波长控制信号使得该量子级联激光器发出的红外激光的中心波段与某一待测气体分解组分的波段一致。