[发明专利]一种光纤式太赫兹时域光谱系统

说明书

本发明涉及一种光纤式太赫兹时域光谱系统，包括：光纤式太赫兹时域光谱检测装置、待测变压器油样品和样品试验台，光纤式太赫兹时域光谱检测装置包括飞秒光纤激光器、太赫兹发射天线、太赫兹接收天线、偏置高压源、锁相放大器和计算机，太赫兹发射天线和太赫兹接收天线均正对待测变压器油样品；样品试验台包括样品池、加热装置和感温探头，待测变压器油样品和感温探头均位于样品池内，加热装置贴附在样品池的一侧，加热装置和感温探头均连接计算机。与现有技术相比，本发明实现不同温度下对待测变压器油样品的太赫兹时域光谱的实时测量，能一步完成测试，操作方便效率高，且能提升实验结果的准确性。

技术领域

本发明涉及电力设备缺陷检测技术领域，尤其是涉及一种光纤式太赫兹时域光谱系统。

背景技术

光学参数(如折射率、吸收率)是表征材料光学性质的宏观物理量，同时也间接反映了材料微观特性，太赫兹时域光谱技术能够直接获得太赫兹波电磁场的振幅和相位信息，因此可以直接获取材料在透射和反射2种模式下的光学参数，在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的提取方式。

相较于反射模式，透射模式可以获得更高的信噪比，测量结果更加准确可靠，因此利用太赫兹时域光谱技术获得了绝缘材料在透射模式下的光学参数，并对其老化程度进行了表征，分别获得待测样品的折射率、消光系数和吸收系数。

太赫兹时域光谱技术是通过飞秒激光诱导太赫兹脉冲光产生，并通过高精度延迟等效时间采样的方式实现太赫兹脉冲重构，这是一种高效的相干探测方式，通过简单的傅里叶变换，就可以获得包含样品幅度和相位信息的频域信号，通过简单的后处理，进而可以获得诸如吸收系数、消光系数、复折射率等丰富的物理信息，这些信息可用于支持样品的识别和定量分析。

太赫兹时域光谱技术的核心部件还包括光电导发射和探测天线，太赫兹光电导天线是当前应用最为广泛、工作最为可靠以及宽带辐射特性最为优秀的太赫兹辐射源和探测器。基于飞秒激光器诱导光电导材料超快载流子动力学过程，可获得高达数THz且具有极高信噪比的太赫兹信号，在物质光谱分析应用中具有极佳的匹配性。

在电力设备绝缘材料老化检测技术方面，可以分析不同老化条件/老化年限下的电缆绝缘表皮的老化特性，得到了表征电力电缆绝缘材料光学性质的宏观物理量，并对电力电缆绝缘材料的老化特性进行了表征，现有技术中存在通过对材料进行加速老化处理，获取材料的老化特性曲线，从而评估材料的性能。

但对于如何实现在加速老化过程中对电力设备绝缘材料进行老化特性检测，现有的技术需要在对材料加速老化后取出，从而进行老化特性检测，需要分步进行，操作繁琐，且影响实验结果的准确性；且对于变压器油的性能的测量，现有技术仍需人工判别，准确率低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在对于变压器油的性能的判断，现有技术仍需人工判别，准确率低，没有操作方便、精度高的检测仪器的缺陷而提供一种光纤式太赫兹时域光谱系统，实现对变压器油的性能测量。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种光纤式太赫兹时域光谱系统，包括：光纤式太赫兹时域光谱检测装置、待测变压器油样品和样品试验台，所述光纤式太赫兹时域光谱检测装置包括飞秒光纤激光器、太赫兹发射天线和太赫兹接收天线，所述飞秒光纤激光器分别通过光纤连接所述太赫兹发射天线和太赫兹接收天线，所述太赫兹发射天线和太赫兹接收天线均正对所述待测变压器油样品，所述太赫兹发射天线还连接有偏置高压源，所述太赫兹接收天线还依次连接有锁相放大器和计算机；

所述样品试验台包括样品池、加热装置和感温探头，所述待测变压器油样品和感温探头均位于所述样品池内，所述加热装置贴附在样品池的一侧，所述加热装置和感温探头均连接所述计算机。

进一步地，所述样品池为石英比色皿。

进一步地，所述石英比色皿的厚度在2.5-3.5mm范围以内。