基于光纖激光器的乙炔氣體近紅外光聲檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展，工礦企業(yè)電氣化和用電量不斷提高，各種變壓器得到日益廣泛的應(yīng)用。在運(yùn)行過(guò)程中，變壓器油中可能產(chǎn)生故障特征氣體。乙炔作為變壓器油中故障特征氣體之一，是變壓器內(nèi)部故障類別和嚴(yán)重程度的重要標(biāo)志。因此，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)乙炔氣體的濃度對(duì)保障生產(chǎn)、生活的安全具有十分重要的意義。隨著光纖傳感技術(shù)和激光光譜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，光纖氣體檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛研究與應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于近紅外光源——可調(diào)諧摻鉺光纖激光器(TEDFL

2、)的乙炔氣體光聲光譜檢測(cè)方法。 本文應(yīng)用量子力學(xué)和分子光譜理論分析了乙炔分子近紅外1.5μm吸收譜帶的能級(jí)躍遷機(jī)理，系統(tǒng)的討論了該吸收帶的強(qiáng)度分布、精細(xì)結(jié)構(gòu)以及吸收展寬，為開(kāi)展乙炔氣體的光譜檢測(cè)提供了理論依據(jù)。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套近紅外氣體吸收光譜實(shí)驗(yàn)裝置，從實(shí)驗(yàn)方面對(duì)理論分析加以驗(yàn)證，給出了乙炔氣體近紅外1.5μm吸收帶中各吸收線的精確位置以及吸收強(qiáng)度、展寬的變化規(guī)律，為下一步設(shè)計(jì)光聲檢測(cè)系統(tǒng)提供了重要的參考數(shù)據(jù)。同

3、時(shí)該裝置可用于檢測(cè)乙炔氣體濃度，極限檢測(cè)靈敏度可達(dá)36ppm。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套近紅外乙炔氣體光聲光譜檢測(cè)系統(tǒng)。首次使用低成本的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器作為光源，取代了造價(jià)相對(duì)昂貴的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。選擇乙炔分子近紅外1.5μm泛頻吸收帶中的P9峰作為待測(cè)吸收峰，同時(shí)結(jié)合波長(zhǎng)調(diào)制和鎖相放大器的二次諧波技術(shù)，提高了光聲檢測(cè)的信噪比，在相對(duì)較低的光源激發(fā)功率下獲得了較高的極限檢測(cè)靈敏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在常壓下，二次諧波信號(hào)與乙炔氣