CN107817219A - 一种双级增强型光声光谱检测器装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双级增强型光声光谱检测器装置及其检测方法。根据光声光谱分析的顺序走向，双级增强型光声光谱检测器装置依次包括脉冲红外光源、分析气室和光声光室，分析气室的出气口与稳压系统连接，分析气室的进气口依次连通循环气泵和连续负压脱气装置，分析气室与光声光室之间设置有滤光轮；滤光轮上设置有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片；双级增强型光声光谱检测器装置还设置有通讯模块和数据处理模块，分析气室和光声光室与数据处理模块信号接连，脉冲红外光源、分析气室、滤光轮、光声光室、循环气泵、连续负压脱气装置和数据处理模块分别与通讯模块数据传输连接，并通过通讯模块与主站计算机数据传输连接。
Description
技术领域
本发明属于检测系统技术领域，涉及一种双级增强型光声光谱检测器装置及其检测方法。
背景技术
传统的光谱中，光散射，反射是最大的干扰，因此样品吸收光能量的大小是通过测量透射光的强度并从入射光强度中减去透射光强度所得的差额来确定的，而光与组织相互作用过程必然伴随着一定的反射，散射和其他的光损失，这将导致入射光强度的降低。此外，传统光声光谱探测的是光与组织相互作用后的透射光信号，因此样品就必须具有一定的透光性。与之相比，光声光谱技术所检测的是因组织吸收光能而产生的超声信号，这种超声信号的强弱直接反映了物质吸收光能量的大小。从而避免了因样品中光的反射，散射等引起的信号干扰；同时还可以针对弱吸收样品适当增大入射光的辐照功率来提高信噪比。因此，它被广泛应用于各种实验检测，如透明的或不透明的固体，液体，气体，胶体，晶体或非晶体等，从本质上解决了传统光谱法对弱吸收，强散度，不透明等样品检测的难题。
但是一般的光声光谱检测装置普遍存在以下问题：(1)现有的光声光谱检测装置只能通过采气袋采气，然后注入到光声光谱检测装置中，由于采气袋的密封性、采集过程和存放时间都会对分解组分的浓度有影响，因此不能保证检测的精度；(2)现有的光声光谱检测装置体积庞大，由多个(宽谱红外光源、硒化锌透镜、斩波器、斩波器控制器、滤光片轮、滤光片、硒化锌窗片、光声池、光学支架、锁相放大器及计算机等)分离的元件构成，现场使用不方便；(3)检测方法中，人工操作多，读数必须通过示波器，不便于现场自动检测。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供种双级增强型光声光谱检测器装置及其检测方法。该种双级增强型光声光谱检测器装置能够进行非接触性测量，不消耗气体；且整体结构简单，占地面积小，易于操作。
为了达到前述的发明目的，本发明提供了一种双级增强型光声光谱检测器装置，根据光声光谱分析的顺序走向，所述双级增强型光声光谱检测器装置依次包括脉冲红外光源、分析气室和光声光室，所述分析气室的出气口与稳压系统连接，所述分析气室的进气口依次连通循环气泵和连续负压脱气装置，所述分析气室与所述光声光室之间设置有滤光轮；
所述滤光轮上设置有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片；
所述双级增强型光声光谱检测器装置还设置有通讯模块和数据处理模块，所述分析气室和光声光室与所述数据处理模块信号接连，所述脉冲红外光源、分析气室、滤光轮、光声光室、循环气泵、连续负压脱气装置和数据处理模块分别与所述通讯模块数据传输连接，并通过所述通讯模块与主站计算机数据传输连接。
上述数据处理模块可以为单片机，单片机设置有自动化程序，可以控制分析气室、连续负压脱气装置、滤光轮和光声光室进行自动化的光声光谱检测，以及各模块、功能部件的自检，并将检测和自检结果通过通讯模块传输给主站计算机显示，以进行后续的人机交互。
上述双级增强型光声光谱检测器装置通过稳压系统和连续负压脱气装置，实现检测气体的稳定脱出，然后经过分析气室和光声光室两道检测，能够实现对脱出气体的多组分气体分析，模拟信号检测，和数字信号处理；装置中的各功能检测器件通过通讯模块与主站计算机实现数据传输连接，操作人员可以通过主站计算机的系统软件实现与装置的人机交互。对上述双级增强型光声光谱检测器装置的连接，可以根据需要设置必要的电磁阀实现检测气体的流通。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述光声光室设置有光声池和光声光谱探测器。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述光声光谱探测器的分辨率为0.1ppm，精确度为±3％。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述光声光谱探测器包括毛细管、拾音器和光声信号放大器；
所述毛细管和拾音器分别与所述光声信号放大器信号连接，所述光声信号放大器与所述数据处理模块信号连接。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述分析气室中设置有加热装置和热能吸收检测器，所述热能吸收检测器与所述数据处理模块信号连接。所述稳压系统与所述分析气室的出气口之间设置有第一电磁阀。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述连续负压脱气装置由油泵、脱气装置和气泵构成，所述油泵与所述脱气装置的与原料入口连通，所述气泵与所述脱气装置的气体出口连通，所述气泵与所述循环气泵的入口连通。所述油泵与所述脱气装置之间设置有第二电磁阀。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述双级增强型光声光谱检测器装置还设置有触控式显示屏，所述触控式显示屏与所述通讯模块数据传输连接，并通过所述通讯模块与所述主站计算机数据传输连接。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述双级增强型光声光谱检测器装置还设置有半球形凹面镜，所述脉冲红外光源位于所述半球形凹面镜的焦点上。
与传统光声分析不同，本发明提供的双级增强型光声光谱检测器装置是通过监测物体吸收光能后产生的热能中以声压形式表现出来的那部分能量进行检测样的定性和定量分析，即使在高反射弱吸收的情况下，本发明双级增强型光声光谱检测器装置中的吸收能也可被毛细管、拾音器检测到，实现了理想的无背景噪声信号技术，因此，本发明的双级增强型光声光谱检测器装置具有较高灵敏度和良好选择性。与其他气体检测方法相比较，该双级增强型光声光谱检测器装置具有长期稳定性好、灵敏度高；不消耗气样(如载气，标气)；检测时间短，便于现场检测；适用多种气体成分的检测；系统结构简单等优点。尤其为现代生物医学领域研究提供了一种有利的分析工具。
本发明还提供上述双级增强型光声光谱检测器装置的检测方法，其包括以下步骤：
将待分析样品导入连续负压脱气装置中脱出检测气体，然后将所述检测气体导入分析气室中进行热能吸收和检测，并将所述分析气室中检测气体的热能吸收信号传输给数据处理模块记录、分析，得到第一分析数据；
将所述检测气体从所述分析气室中导入光声光室的光声池中，启动脉冲红外光源，使产生的红外光穿过滤光轮后照射到所述光声池中的检测气体并产生光声信号，利用光声光谱探测器收集和放大该光声信号，将放大后的光声信号传输给所述数据处理模块记录、分析，得到第二分析数据；
所述数据处理模块根据所述第一分析数据和第二分析数据进行综合分析，得到所述检测气体的定性分析结果，并将所述定性分析结果通过通讯模块传输给主站计算机；
旋转滤光轮，使产生的红外光经不同滤光片滤光后照射所述光声池中的检测气体并产生光声信号，利用光声光谱探测器收集和放大不同波长红外光下产生的光声信号，然后传输给所述数据处理模块记录、分析，得到所述检测气体的定量分析结果，并通过所述通讯模块传输给所述主站计算机。
上述双级增强型光声光谱检测器装置的检测方法，利用了光声光谱技术进行气体检测和分析；与传统光声光谱检测不同，上述检测方法无需生成光声光谱图或图组，利用装置自带的数据模块(系统的软硬件)可以自动处理数据，并且可以将数据传输给主站计算机，直接输出检测结果。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述通讯模块与所述主站计算机通过MODBUS或者IEC61850协议进行数据传输；适合大规模扩展。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述分析样品包括电气装置用的绝缘油。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述待检测气体包括CH4，C2H6，C2H4，C2H2，H2，N2，水蒸汽，CO和CO2中一种或几种的组合物。
本发明提供的上述检测方法，克服了分析样品组织散射特性对测量结果的影响，样品可不经预处理进行无损有效检测方法。
与现有的光声光谱检测装置相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的双级增强型光声光谱检测器装置实现了非接触性测量，不消耗气体，通过直接测量气体吸收光能的大小，即可进行分析样品的定性和定量检测；且分析样品无需分离气体，通过光谱分析直接确定气体的成分和含量，检测速度快，可实现连续性送气，连续性精准测量，不惧怕背景噪声；
(2)在相同气池长度下，本发明提供的双级增强型光声光谱检测器装置的灵敏度比傅里叶红外光谱高很多，检测范围宽，准确度高；
(3)本发明提供的双级增强型光声光谱检测器装置的各功能部件通过通讯模块与主站计算机数据传输连接，可以实时自检，在长期使用中，各器件的性能稳定，可以实现免标定；此外，该双级增强型光声光谱检测器装置整体结构简单，实用性强，易于推广使用，且模块设计合理，配置触控式显示屏，操作舒适度高。
附图说明
图1是实施例1提供的双级增强型光声光谱检测器装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种双级增强型光声光谱检测器装置，其结构如图1所示，根据光声光谱分析的顺序走向，该双级增强型光声光谱检测器装置依次包括半球形凹面镜1，脉冲红外光源2、分析气室3和光声光室5，分析气室3的出气口与稳压系统连接，分析气室3的进气口依次连通循环气泵和连续负压脱气装置，分析气室3与光声光室5之间设置有滤光轮4；滤光轮4上设置有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片；脉冲红外光源2位于半球形凹面镜1的焦点上，
双级增强型光声光谱检测器装置还设置有通讯模块和数据处理模块，分析气室3和光声光室5与数据处理模块信号连接，脉冲红外光源2、分析气室3、滤光轮4、光声光室5、循环气泵、连续负压脱气装置和数据处理模块分别与通讯模块数据传输连接，并通过通讯模块与主站计算机数据传输连接,；
其中，光声光室5设置有光声池和光声光谱探测器，该光声光谱探测器的分辨率为0.1ppm，精确度为±3％；该光声光谱探测器由毛细管、拾音器和光声信号放大器构成，毛细管摄取微小的光声信号，拾音器检测较大的光声信号，毛细管和拾音器与光声信号放大器信号连接，同时该光声信号放大器与数据处理模块信号连接；
分析气室3中设置有加热装置和热能吸收检测器，热能吸收检测器与数据处理模块信号连接；
连续负压脱气装置由油泵、脱气装置和气泵构成，油泵与脱气装置的与原料入口连通，气泵与脱气装置的气体出口连通，气泵与循环气泵的入口连通；
该双级增强型光声光谱检测器装置还设置有触控式显示屏，触控式显示屏与通讯模块数据传输连接，并通过通讯模块与主站计算机数据传输连接。
本实施例提供的双级增强型光声光谱检测器装置通过稳压系统和连续负压脱气装置，实现检测气体的稳定脱出，然后经过分析气室和光声光室两道检测，能够实现对脱出气体的多组分气体分析，模拟信号检测，和数字信号处理；装置中的各功能检测器件通过通讯模块与主站计算机实现数据传输连接，操作人员可以通过主站计算机的系统软件实现与装置的人机交互。对上述双级增强型光声光谱检测器装置的连接，可以根据需要设置必要的电磁阀实现检测气体的流通。
本实施例的双级增强型光声光谱检测器装置通过将一束强度经调制的脉冲红外光照射到密封于光声池中的检测气体上，检测气体吸收光能，并以释放热能的方式被激发。释放的热能使检测气体和周围介质按光的调制频率产生周期性加热，从而导致介质产生周期性压力波动。这种压力波动可用本双级增强型光声光谱检测器装置灵敏度极高的光声光谱探测器检测到，并通过放大得到光声信号传输给数据处理模块，由于每种红外活性的化合物都有其特有的红外吸收光谱，因此，利用装置自带的数据处理模块可以对检测气体进行定性分析；通过改变脉冲红外光波长则可检测到随红外光波长变化的光声信号，利用装置自带的数据处理模块可以实现对检测气体的定量分析，定性分析和定量分析的结果可以通过通讯模块直接传输给主站计算机输出，无需生成光声光谱图或图组。
与传统光声分析不同，本实施例提供的双级增强型光声光谱检测器装置是通过监测物体吸收光能后产生的热能中以声压形式表现出来的那部分能量进行检测样的定性和定量分析，即使在高反射弱吸收的情况下，本实施例双级增强型光声光谱检测器装置中的吸收能也可被毛细管、拾音器检测到，实现了理想的无背景噪声信号技术，因此，本实施例的双级增强型光声光谱检测器装置具有较高灵敏度和良好选择性。与其他气体检测方法相比较，该双级增强型光声光谱检测器装置具有长期稳定性好、灵敏度高；不消耗气样(如载气，标气)；检测时间短，便于现场检测；适用多种气体成分的检测；系统结构简单等优点。
实施例2
本实施例还提供实施例1双级增强型光声光谱检测器装置的检测方法，其包括以下步骤：
将待电气设备的绝缘油利用油泵泵入连续负压脱气装置的脱气装置中，然后启动气泵将该脱气装置抽成负压脱出检测气体，然后将检测气体导入分析气室3中进行热能吸收和检测，并将分析气室3中检测气体的热能吸收信号传输给数据处理模块记录、分析，得到第一分析数据；
将检测气体从分析气室3中导入光声光室5的光声池中，启动脉冲红外光源2，使产生的红外光穿过滤光轮4后照射到光声池中的检测气体并产生光声信号，利用光声光谱探测器收集和放大该光声信号，将放大后的光声信号传输给数据处理模块记录、分析，得到第二分析数据；
数据处理模块根据第一分析数据和第二分析数据进行综合分析，得到检测气体的定性分析结果，并将定性分析结果通过通讯模块传输给主站计算机；
旋转滤光轮4，使产生的红外光经不同滤光片滤光后照射光声池中的检测气体并产生光声信号，利用光声光谱探测器收集和放大不同波长红外光下产生的光声信号，然后传输给数据处理模块记录、分析，得到检测气体的定量分析结果，并通过通讯模块传输给主站计算机；
其中，通讯模块与主站计算机通过MODBUS或者IEC61850协议进行数据传输；适合大规模扩展。
上述检测气体为九组分气体(包括CH4，C2H6，C2H4，C2H2，H2，N2，H2O，CO和CO2)和四组分气体(C2H2，H2，H2O和CO)。
经检测，实施例1的双级增强型光声光谱检测器装置可以对九组分气体(包括CH4，C2H6，C2H4，C2H2，H2，N2，H2O，CO和CO2)进行良好的定性和定量分析；也可以对四组分气体(C2H2，H2，H2O和CO)进行良好的定性和定量分析。
本实施例提供的上述检测方法与传统光声光谱检测不同，其利用了光声光谱技术进行气体检测和分析，无需生成光声光谱图或图组，利用装置自带的数据模块(系统的软硬件)可以自动处理数据，并且可以将数据传输给主站计算机，直接输出检测结果，同时克服了分析样品组织散射特性对测量结果的影响，样品可不经预处理进行无损有效检测方法。且实施例1的双级增强型光声光谱检测器装置能够实现连续性送气，连续性精准测量，不惧怕背景噪声的效果。
由实施例1-2可知，与现有的光声光谱检测装置相比，本发明提供的双级增强型光声光谱检测器装置实现了非接触性测量，不消耗气体，通过直接测量气体吸收光能的大小，即可进行分析样品的定性和定量检测；且分析样品无需分离气体，通过光谱分析直接确定气体的成分和含量，检测速度快，可实现连续测量；在相同气池长度下，本发明提供的双级增强型光声光谱检测器装置的灵敏度比傅里叶红外光谱高很多，检测范围宽，准确度高；本发明提供的双级增强型光声光谱检测器装置的各功能部件通过通讯模块与主站计算机数据传输连接，可以实时自检，在长期使用中，各器件的性能稳定，可以实现免标定；此外，该双级增强型光声光谱检测器装置整体结构简单，实用性强，易于推广使用，且模块设计合理，配置触控式显示屏，操作舒适度高。
以上所述，仅为本专利发明的较佳实施例，并不用以限制本专利发明，凡是依据本专利发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改，等同替代和改进，均应包含在本专利发明技术方案的保护范围之内。然而本专利发明不限于上述示范性实施例的细节，对于本领域，技术人员而言，而且在不背离本专利发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种双级增强型光声光谱检测器装置，其特征在于：根据光声光谱分析的顺序走向，所述双级增强型光声光谱检测器装置依次包括脉冲红外光源、分析气室和光声光室，所述分析气室的出气口与稳压系统连接，所述分析气室的进气口依次连通循环气泵和连续负压脱气装置，所述分析气室与所述光声光室之间设置有滤光轮；
所述滤光轮上设置有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片；
所述双级增强型光声光谱检测器装置还设置有通讯模块和数据处理模块，所述分析气室和光声光室与所述数据处理模块信号接连，所述脉冲红外光源、分析气室、滤光轮、光声光室、循环气泵、连续负压脱气装置和数据处理模块分别与所述通讯模块数据传输连接，并通过所述通讯模块与主站计算机数据传输连接。
2.根据权利要求1所述的双级增强型光声光谱检测器装置，其特征在于：所述光声光室设置有光声池和光声光谱探测器；
优选地，所述光声光谱探测器的分辨率为0.1ppm，精确度为±3％。
3.根据权利要求2所述的双级增强型光声光谱检测器装置，其特征在于：所述光声光谱探测器包括毛细管、拾音器和光声信号放大器；
所述毛细管和拾音器分别与所述光声信号放大器信号连接，所述光声信号放大器与所述数据处理模块信号连接。
4.根据权利要求1所述的双级增强型光声光谱检测器装置，其特征在于：
所述分析气室中设置有加热装置和热能吸收检测器，所述热能吸收检测器与所述数据处理模块信号连接。
5.根据权利要求1所述的双级增强型光声光谱检测器装置，其特征在于：所述连续负压脱气装置由油泵、脱气装置和气泵构成，所述油泵与所述脱气装置的与原料入口连通，所述气泵与所述脱气装置的气体出口连通，所述气泵与所述循环气泵的入口连通。
6.根据权利要求1所述的双级增强型光声光谱检测器装置，其特征在于：所述双级增强型光声光谱检测器装置还设置有触控式显示屏，所述触控式显示屏与所述通讯模块数据传输连接，并通过所述通讯模块与所述主站计算机数据传输连接。
7.根据权利要求1所述的双级增强型光声光谱检测器装置，其特征在于：所述双级增强型光声光谱检测器装置还设置有半球形凹面镜，所述脉冲红外光源位于所述半球形凹面镜的焦点上。
8.权利要求1-7任一项所述双级增强型光声光谱检测器装置的检测方法，其包括以下步骤：
将待分析样品导入连续负压脱气装置中脱出检测气体，然后将所述检测气体导入分析气室中进行热能吸收和检测，并将所述分析气室中检测气体的热能吸收信号传输给数据处理模块记录、分析，得到第一分析数据；
将所述检测气体从所述分析气室中导入光声光室的光声池中，启动脉冲红外光源，使产生的红外光穿过滤光轮后照射到所述光声池中的检测气体并产生光声信号，利用光声光谱探测器收集和放大该光声信号，将放大后的光声信号传输给所述数据处理模块记录、分析，得到第二分析数据；
所述数据处理模块根据所述第一分析数据和第二分析数据进行综合分析，得到所述检测气体的定性分析结果，并将所述定性分析结果通过通讯模块传输给主站计算机；
旋转滤光轮，使产生的红外光经不同滤光片滤光后照射所述光声池中的检测气体并产生光声信号，利用光声光谱探测器收集和放大不同波长红外光下产生的光声信号，然后传输给所述数据处理模块记录、分析，得到所述检测气体的定量分析结果，并通过所述通讯模块传输给所述主站计算机。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述通讯模块与所述主站计算机通过MODBUS或者IEC61850协议进行数据传输。
10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述分析样品包括电气装置用的绝缘油；
优选地，所述检测气体包括CH4，C2H6，C2H4，C2H2，H2，N2，水蒸汽，CO和CO2中一种或几种的组合物。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108899843A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-11-27 | 国网江苏省电力有限公司检修分公司 | 一种特高压输电线路悬垂线夹用安装机构 |
| CN112945861A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-11 | 南京客莱沃智能科技有限公司 | 一种双级吸收光声光谱法绝缘油溶解气体在线监测系统 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616826A (en) * | 1994-06-04 | 1997-04-01 | Orbisphere Laboratories Neuchatel Sa | Photoacoustic analyzer and method |
| CN104237135A (zh) * | 2014-10-22 | 2014-12-24 | 东北林业大学 | 基于石英音叉增强型光声光谱技术的co气体检测系统及方法 |
| CN104458634A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-03-25 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于气体检测的脉冲式多通道光声光谱装置 |
| CN204630919U (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-09 | 南京客莱沃智能科技有限公司 | 一种基于增强型变压器油气光声光谱探测系统 |
| CN105259116A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-01-20 | 安徽皖仪科技股份有限公司 | 一种光声光谱痕量气体测量装置和方法 |
| CN105548024A (zh) * | 2016-01-14 | 2016-05-04 | 湖北索瑞电气有限公司 | 一种基于脉冲红外光源的光声光谱气体检测装置 |
| WO2016196980A1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-08 | The Research Foundation For The State University Of New York | Thermal energy harvesting based sensors |
| CN106769973A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-05-31 | 江苏舒茨测控设备股份有限公司 | 利用光声光谱法检测氨气气体检测装置及方法 |
| CN207472755U (zh) * | 2017-12-05 | 2018-06-08 | 北京国网富达科技发展有限责任公司 | 一种双级增强型光声光谱检测器装置 |
-
2017
- 2017-12-05 CN CN201711267217.9A patent/CN107817219A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616826A (en) * | 1994-06-04 | 1997-04-01 | Orbisphere Laboratories Neuchatel Sa | Photoacoustic analyzer and method |
| CN104237135A (zh) * | 2014-10-22 | 2014-12-24 | 东北林业大学 | 基于石英音叉增强型光声光谱技术的co气体检测系统及方法 |
| CN104458634A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-03-25 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于气体检测的脉冲式多通道光声光谱装置 |
| CN204630919U (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-09 | 南京客莱沃智能科技有限公司 | 一种基于增强型变压器油气光声光谱探测系统 |
| WO2016196980A1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-08 | The Research Foundation For The State University Of New York | Thermal energy harvesting based sensors |
| CN105259116A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-01-20 | 安徽皖仪科技股份有限公司 | 一种光声光谱痕量气体测量装置和方法 |
| CN105548024A (zh) * | 2016-01-14 | 2016-05-04 | 湖北索瑞电气有限公司 | 一种基于脉冲红外光源的光声光谱气体检测装置 |
| CN106769973A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-05-31 | 江苏舒茨测控设备股份有限公司 | 利用光声光谱法检测氨气气体检测装置及方法 |
| CN207472755U (zh) * | 2017-12-05 | 2018-06-08 | 北京国网富达科技发展有限责任公司 | 一种双级增强型光声光谱检测器装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108899843A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-11-27 | 国网江苏省电力有限公司检修分公司 | 一种特高压输电线路悬垂线夹用安装机构 |
| CN108899843B (zh) * | 2018-08-10 | 2024-01-30 | 国网江苏省电力有限公司检修分公司 | 一种特高压输电线路悬垂线夹用安装机构 |
| CN112945861A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-11 | 南京客莱沃智能科技有限公司 | 一种双级吸收光声光谱法绝缘油溶解气体在线监测系统 |
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