四、油中溶解氣體的測量。
最后給大家介紹一下變壓器油中溶解氣體的測量。目前，油中溶解氣體的檢測方法主要有氣相色譜法、電子鼻法、紅外光譜法和光聲光譜法等，由于其原理的缺陷，氣相色譜法和電子鼻法都難以實現(xiàn)高質(zhì)量的在線檢測。由此基于光學的方法應運而生，包括紅外光譜法和光聲光譜法，國內(nèi)外都有研究機構和公司對這一類方法進行過深入研究。
傅里葉紅外光譜法的基本原理如圖8所示。首先光源發(fā)出一束光，利用干涉儀形成干涉光，干涉光束穿過氣體樣品后，利用氣體分子吸收特定波長紅外線的特性，比對紅外線吸收圖譜與標準圖譜即可判斷氣體種類。而氣體濃度則遵循比爾-朗伯定律，利用氣體分子吸收強度與濃度成正比的關系，計算光譜的吸收強度即可得到
圖8 傅里葉紅外光譜法的基本原理該方法的優(yōu)點是：雙光束干涉，對溫度、濕度等因素不敏感；具有快速、高信噪比和高分辨率等特點；更重要的是可以在不破壞樣品組成的情況下，連續(xù)采集對故障分析有利的全部故障特征氣體，并進行實時分析處理。其缺點：一是不能夠分析對稱結構無極性的雙原子分子，如H2，另外就是為了獲取更高的靈敏度，在痕量氣體檢測時，需要體積龐大的氣池才能夠實現(xiàn)，不利于實現(xiàn)便攜；該方法還存在的問題就是標準圖譜的獲得需要有可靠的方法，需要制定一個標準來規(guī)范其在油中溶解氣體分析中的應用。綜上所述，紅外光譜法還需要進一步的發(fā)展才能滿足現(xiàn)場要求。
另外一種油中溶解氣體的測量方法是光聲光譜法，如圖9所示。其原理是紅外光源發(fā)出的光經(jīng)過透鏡匯聚后，利用斬波器產(chǎn)生頻率變化的光，不同頻率的光經(jīng)過濾光片進入光聲池，光聲池當中的氣體分子接觸到不同特征頻率的光之后就會發(fā)生輻射或者非輻射的躍遷，當發(fā)生非輻射躍遷時，氣體分子吸收的能量將轉化為動能，進而引起溫度升高，從而在光聲池中產(chǎn)生聲波，最后利用相應的檢測設備將該聲音信號檢測出來。由于斬波器得到的調(diào)制頻率就是光聲池中輻射的聲音頻率，因此檢測的就是該頻率對應的聲音信號。
圖9光聲光譜法的基本原理光聲光譜法檢測的是氣體吸收光能的大小，不是光強的大小，因此對于散射等干擾不敏感，抗干擾能力強；在對弱吸收以及低體積分數(shù)氣體的檢測中，由于不需要與入射光強進行比較，因而仍然可以獲得很高的靈敏度；此外因不消耗氣樣，因而檢測時間短，便于現(xiàn)場檢測，長期穩(wěn)定性也較好。目前，該方法需要繼續(xù)研究的是在線檢測數(shù)據(jù)和離線檢測數(shù)據(jù)的一致性問題，以及如何利用在線檢測結果進行準確分析的問題。目前從現(xiàn)場光聲光譜法的運行效果來看，該套測量裝置整體的性能尚可，是一種比較有前途的檢測方法。
作者簡介：錢政，北京航空航天大學教授。中國儀器儀表學會傳感器分會理事、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會傳感器分會理事。
2000年博士畢業(yè)于西安交通大學電氣工程學院電氣工程專業(yè)，2002年9月從清華大學電工學科博士后流動站出站?，F(xiàn)為北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院本科教學副院長，測試計量技術及儀器專業(yè)博士生導師。
承擔《信號與測試技術》、《智能化傳感技術》、《誤差分析與數(shù)據(jù)處理》等課程的教學工作。主編《測試誤差分析與數(shù)據(jù)處理》教材一部，參編《現(xiàn)代電氣檢測技術》、《智能化傳感技術與系統(tǒng)》、《傳感器接口與檢測儀器電路》教材，從事現(xiàn)代電氣檢測技術和智能化傳感技術的研究工作。
參加過國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金項目及航空基金項目等多項科研項目。目前主持北京市自然科學基金項目及多項橫向合作項目。
獲省部級科技獎勵2項。在國內(nèi)外期刊及會議上發(fā)表學術論文70余篇，其中SCI、EI、ISTP三大檢索系統(tǒng)檢索30余篇。
