[发明专利]多层多光程腔及电气绝缘设备运行状态监测系统

权利要求书

1.一种多层多光程腔，其特征在于，包括多个自下而上累叠且相通的多光程腔，多个多光程腔采用以下方式之一构成：多个采用可调谐二极管激光吸收光谱法TDLAS方法的多光程腔，或者多个采用差分吸收光谱法DOAS方法的多光程腔，或者至少一个采用TDLAS方法的多光程腔和至少一个采用DOAS方法的多光程腔的组合。

2.如权利要求1所述的多光程腔，其特征在于，所述多光程腔包括环形腔、赫里奥特型腔、怀特型腔、或Chernin型腔。

3.如权利要求2所述的多光程腔，其特征在于，当所述多光程腔为环形腔时，每个多光程腔为两个内表面为球面，外表面为圆柱面的环形球面镜，分别为第一环形球面镜和第二环形球面镜，所述第一环形球面镜和第二环形球面镜的曲率半径相同。

4.如权利要求3所述的多光程腔，其特征在于，

每对采用TDLAS方法的环形球面镜根据痕量气体吸收峰的中心波长对应测量一种痕量气体的含量；

每对采用DOAS方法的环形球面镜对应测量同一个波段的多种痕量气体的含量。

5.如权利要求3所述的多光程腔，其特征在于，

建立直角坐标系，以第一环形球面镜的曲率中心O₁和第二环形球面镜的曲率中心O₂的连线与两镜接合面垂直相交的交点为原点，以O₁O₂的连线为y轴，以两镜接合面为xoz平面，且光束的入射方向与z轴平行；

光束通过第一环形球面镜上的入射孔入射至腔内，在腔内y方向上的上下两个平面来回渡越，在腔内传播的总次数为2p-1次，形成p等分两个环形球面镜圆周的两排在y方向上分开的反射光斑，其轨迹呈上下两层的p角星形状，从第二环形球面镜上的出射孔出射。

6.如权利要求3所述的多光程腔，其特征在于，所述第一环形球面镜的曲率中心P_c1位于两镜接合面之下，所述第二环形球面镜的曲率中心P_c2位于两镜接合面之上；

建立直角坐标系，以所述第一环形球面镜M1的曲率中心P_c1和第二环形球面镜M2的曲率中心P_c2的连线与光束的入射平面垂直相交的交点为原点，以P_c1P_c2的连线为y轴，以所述光束的入射平面为xoz平面，且光束的入射方向与z轴平行；

光束通过第一环形球面镜上的入射孔水平入射至腔内，从第二环形球面镜上的出射孔出射，在腔内y方向上的上下两个平面至多来回渡越Np-N+1次，N2，形成至多在y方向上分开的N排、各自p等分所在环形球面镜圆周的反射光斑，其轨迹为在y方向上不同的N个平面上分别分布的N个p角星形。

7.一种基于权利要求1所述多层多光程腔的电气绝缘设备运行状态监测系统，其特征在于，该系统包括：前置光学子系统、多层多光程腔和后置光学子系统；

所述前置光学子系统包括：与每一个多光程腔对应的光源和第一聚焦透镜；

所述后置光学子系统包括：与每一个多光程腔对应的第二聚焦透镜和探测器；

光源发出的光束经准直后出射到第一聚焦透镜上；

第一聚焦透镜，用于将所述准直光束进行聚焦后水平入射到所述多光程腔中；

多光程腔，用于增加光的吸收光程，将聚焦后的光束通过入射孔水平入射至腔内，经腔内壁多次反射后，从出射孔出射；

第二聚焦透镜，用于将出射光束聚焦到探测器上；

探测器，用于在采用TDLAS方法的多光程腔时得到腔内气体吸收光谱的电信号；或者在采用DOAS方法的多光程腔时在所述探测器前面增加分光元件，得到腔内气体的吸收光谱的电信号。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

在采用TDLAS方法的多光程腔时，所述光源为激光光源，所述激光光源的中心波长对应痕量气体吸收峰的中心波长；

在采用DOAS方法的多光程腔时，所述光源为宽带光源，所述宽带光源对应同一个波段的多种痕量气体。