[发明专利]用来分析气体混合物的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用来分析气体混合物的系统和方法。

背景技术

诸如变压器的电气设备使用诸如蓖麻油、矿物油以及合成油的液 体用于绝缘目的。液体的参数指示电气设备中的初期故障。除了别的 以外液体的参数包含关于溶解气体的浓度的信息。溶解气体的示例包 含一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氧气和氮气。特别地，随着电 气设备的绝缘的热老化和降级，一氧化碳和二氧化碳在浓度方面增 加。此外，由于由电晕放电和电孤放电所引起的电介质击穿，诸如乙 炔和乙烯的碳氢化合物在浓度方面增加。此外，氧气和氮气的浓度指 示设备的气体加压系统的条件。因此，溶解气体可从设备(例如变压 器)提取并且分析以确定设备中的初期故障。

通常，吸收光谱法技术可用于分析气体混合物。对于增加的灵敏 度，波长调制吸收光谱法技术可用来分析气体混合物。波长调制吸收 光谱法技术例如采用通过扫描的调制光束(在下文中称为“入射调制光 束”)对气体混合物的辐射，从而导致由存在于气体混合物中的气体对 入射调制光束的一部分的吸收，以及入射调制光束的剩余部分(在下 文中称为“传播光束”)从气体混合物的传播。由于入射调制光束的一 部分的吸收，传播光束的强度在存在于气体混合物中的个别气体的吸 收峰值处小于入射调制光束。检测器检测传播光束以根据波长生成表 示传播光束的强度的信号。例如，BeerLambert定律可用来基于由气 体对入射调制光束的吸收的数量来测量存在于气体混合物中的气体 的浓度。入射调制光束的吸收的数量例如可基于入射调制光束的强度 和表示传播光束的强度的信号来确定。气体浓度例如也可使用调制频 率的第二谐波处的强度信号的幅度来确定。

通常，由1f的调制频率和2.2倍的吸收峰值的半宽度半最大值 (HWHM)的调制幅度所表征的入射调制光束用在波长调制吸收光谱 法技术中。通常2.2倍的吸收峰值的半宽度半最大值(HWHM)的调 制幅度被认为导致最佳2f信号的生成。在没有其他特定准则的情况 下，一般所使用的调制频率比扫描频率大得多。然而，2.2倍的HWHM 调制幅度和任何调制频率的使用可导致表示传播光束的强度的信号 中的高噪声(例如标准噪声和电子噪声)，从而导致低信噪比。低信 噪比可引起气体混合物的不准确分析。例如，低信噪比可导致存在于 气体混合物中的气体的浓度的不准确确定。

因此，希望提供可提供存在于气体混合物中的气体的准确测量的 系统和方法。特别地，希望提供系统和方法，其可为入射调制光束的 不同波长确定最佳调制频率和最佳调制幅度以增加信噪比，从而导致 存在于气体混合物中的气体的准确测量。

发明内容

按照一个实施例，提出一种用于确定存在于气体混合物中的至少 一个个别气体的浓度的方法。该方法包含：通过由所确定吸收波长范 围、多个调制频率和多个调制幅度所表征的多个第一入射调制光束来 辐射包括基本上零浓度的至少一个个别气体的第一组分以生成多个 第一传播光束；通过多个第一入射调制光束来辐射包括所确定浓度的 至少一个个别气体的第二组分以生成多个第二传播光束；生成表示多 个第一传播光束的特性的多个噪声信号；生成表示多个第二传播光束 的特性的多个无噪声信号；基于多个噪声信号以及多个无噪声信号从 多个调制频率和多个调制幅度中选择最佳调制频率和最佳调制幅度； 并且基于所确定吸收波长范围的最佳调制频率和最佳调制幅度来确 定气体混合物中的至少一个个别气体的浓度，其中所确定吸收波长范 围对应于气体混合物中的至少一个个别气体。