CN108387549A - 一种基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，该方法采用TDLAS技术对全氟异丁腈中微水含量进行检测，通过检测微水的二次谐波检测技术等进行气体检测及微弱信号处理，通过浓度反演对气体中的微水含量进行测量。本发明所提供的方法具有、响应快速、检测精度高、温度压强可修正、免维护等优点。
Description
技术领域
本发明涉及全氟异丁晴中微水含量检测技术领域，具体为一种基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法。
背景技术
全氟异丁腈作为一种新型环保绝缘性气体，越来越受到电力部门的关注，全氟异丁腈作为一种最有可能替代SF6的环保气体，未来在电力行业上的用量将不可限量。全氟异丁腈在电力行业主要用于电气绝缘，因此微水作为一个重要指标将成为工程化应用中必须检测的一个指标。传统的微水检测仪不能用于全氟异丁腈微水的检测，主要原因在于全氟异丁腈液化点较高，传统镜面法测量微水含量会使得绝缘气体优先液化，影响测量结果。
发明内容
本发明提供了一种基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，该方法具有响应快速、检测精度高、温度压强可修正以及免维护等优点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种基于光学检测全氟异丁腈中微水含量检测方法，所述检测方法为采用激光吸收光谱方法对全氟异丁腈中的微水含量进行检测的方法，即采用TDLAS光学检测方法对全氟异丁腈中的微水含量进行检测，其有效避免了传统检测方法影响测量结果的缺点。
进一步地，所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，包括如下步骤，
第一步，信号叠加调制激光：采用高频正弦波与低频三角波信号叠加进行激光调制，经过调制的激光器发出光射入被检测气室进行微水吸收；
第二步，信号检测：激光器发出的光信号进入被检测气室后被微水吸收，经微水吸收后的剩余信号通过探测器所检测，所述探测器为红外探测器；
第三步，滤波、锁相：经探测器检测后的检测信号经过高通滤波器进行滤波，再通过锁相放大器进行锁相；
第四步，微水浓度信号提取：经高通滤波器和锁相放大器滤波和锁相后的信号经过低通滤波器进行和微水浓度相关的二次谐波信号的提取；
第五步，演算，完成检测：提取的信号送入计算机，由计算机中的信号处理系统进行信号处理和计算推演水分的浓度，最终实现对水分的检测，完成微水检测过程。
本发明基于光学检测全氟异丁腈中微水含量检测方法，通过采用高频正弦波与低频三角波叠加对激光器发出的光进行激光调制，经过调制的激光器发出的光射入被检测气室，被检测气室经过吸收之后由红外探测器所检测，检测信号经过高通滤波和锁相放大后，再经过低通滤波器进行二次庇谐波信号的提取，提取的信号送入计算机进行计算推演水分浓度，完成整个微水检测过程。本发明基于光学检测全氟异丁腈中微水含量检测方法具有响应快速、检测精度高、温度压强可修正以及免维护等优点。
进一步地，上述第一步信号叠加前还包括对激光器进行温度控制步骤，所述温度控制步骤包括温度设定模块、PID控制器和温度控制器，所述温度设定模块用于对激光器温度的设定；所述PID控制器用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器用于对激光器进行精准温度控制。所述激光器的温度范围为-50℃至-40℃。所述温度控制器的温度控制精度达0.01℃。温度控制步骤的设置，主要由温度设定模块、PID控制器和温度控制器，所述温度设定模块用于对激光器温度的设定；所述PID控制器用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器用于对激光器进行精准温度控制，有效确保激光器的温度可调可控，而且控制精度高。
进一步地，上述第一步中的信号叠加还包括恒定的直流，所述高频正弦波由DDS波形发生器发出，所述低频三角波由DA波形发生器发出，所述恒定的直流由恒流发生器发出。
进一步地，所述高频正弦波、低频三角波和恒定的直流三个信号经加法器9对三个信号进行物理叠加，叠加的信号通过激光驱动器直接驱动激光器进行激光驱动，驱动激光器发出符合要求的激光信号。
进一步地，上述第二步中微水吸收后的剩余信号通过探测器所检测的具体步骤：所述探测器首先进行光信号探测，然后探测器将光信号转为电信号。
进一步地，所述电信号在经高通滤波器滤波前先经过前置放大器进行信号放大，放大的电信号进入高通滤波器，由高通滤波器进行滤波，过滤掉叠加的低频信号，然后进入锁相放器，由锁相放大器进行微小信号的提取。
进一步地，所述锁相放大器的参考信号为：所述高频正弦波信号经过锁相倍频模块进行信号倍频之后进入锁相放大器的信号。
本发明基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，具有如下的有益效果：
第一、响应快速，本发明提供的检测方法，从激光器的温度控制方面、激光器发出的激光控制方面，以及光信号进入被检测气室及之后的过程控制，整体采用自动化一体控制，整个过程响应快速；
第二、检测精度高，本发明提供的检测方法，包括温度控制、信号叠加控制、前置放大、高通滤波过滤、锁相、低通滤波过滤以及信号处理系统，其整个控制过程均采用自动化一体控制，同时设定了温度控制、信号叠加控制等模块，其整体检测精度高；
第三、温度压强可修正，温度控制步骤的设置用于调整和控制温度，温度控制步骤中设置温度设定模块、PID控制器和温度控制器，所述温度设定模块用于对激光器温度的设定；所述PID控制器用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器用于对激光器进行精准温度控制，有效确保激光器的温度可调可控，而且控制精度高；
第四、免维护，由上述第一和第二可知，本发明检测方法，整个过程均为自动化一体控制过程，其过程中无需人工维护，有效减少了维护费用。
附图说明
附图1为本发明基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法的实施框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。
如图1所示，一种基于光学检测全氟异丁腈中微水含量检测方法，所述检测方法为采用激光吸收光谱方法对全氟异丁腈中的微水含量进行检测的方法，即采用TDLAS光学检测方法对全氟异丁腈中的微水含量进行检测，其有效避免了传统检测方法影响测量结果的缺点。
如图1所示，所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，具体如下：
首先，对激光器13进行温度控制，所述温度控制包括温度设定模块1、PID控制器2和温度控制器10，所述温度设定模块1用于对激光器13温度的设定，所述激光器为1314nm激光器；所述PID控制器2用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器10用于对激光器13进行精准温度控制。所述激光器13的温度范围为-50℃至-40℃。所述温度控制器10的温度控制精度达0.01℃。温度控制步骤的设置，主要由温度设定模块1、PID控制器2和温度控制器10，所述温度设定模块1用于对激光器13温度的设定；所述PID控制器2用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器10用于对激光器13进行精准温度控制，有效确保激光器13的温度可调可控，而且控制精度高。
其次，对激光器13进行信号叠加调制激光：采用高频正弦波4、低频三角波6和恒定的直流8三个信号经加法器9对三个信号物理叠加进行激光调制，叠加的信号通过激光驱动器11直接驱动激光器13进行激光驱动，驱动激光器13发出符合要求的激光信号，经过调制的激光器13发出光射入被检测气室14进行微水吸收，其中，所述高频正弦波4由DDS波形发生器3发出，所述低频三角波6由DA波形发生器5发出，所述恒定的直流8由恒流发生器7发出。
第三，进行信号检测：激光器13发出的光信号进入被检测气室14后被微水吸收，经微水吸收后的剩余信号通过探测器15所检测，所述探测器15为1314nm红外探测器15，所述探测器15所检测的具体步骤：首先探测器15进行光信号探测，然后探测器15将光信号转为电信号。
第四，滤波、锁相：经探测器15检测后的检测信号先经过前置放大器16进行信号放大，放大的电信号进入滤波电路17，所述滤波电路17为高通滤波器，由高通滤波器进行滤波，过滤掉叠加的低频信号，然后进入锁相放器18，由锁相放大器18进行锁相微小信号的提取，所述锁相放大器18的参考信号为：所述高频正弦波4信号经过锁相倍频模块12进行信号倍频之后进入锁相放大器18的信号。
第五，微水浓度信号提取：经高通滤波器和锁相放大器18滤波和锁相后的信号经过低通滤波器19进行和微水浓度相关的二次谐波信号的提取；
第六，演算，完成检测：提取的信号送入计算机，由计算机中的信号处理系统20进行信号处理和计算推演水分的浓度，最终实现对水分的检测，完成微水检测过程。
本发明基于光学检测全氟异丁腈中微水含量检测方法，通过采用高频正弦波4与低频三角波6叠加对激光器13发出的光进行激光调制，经过调制的激光器13发出的光射入被检测气室14，被检测气室经过吸收之后由红外探测器15所检测，检测信号经过高通滤波和锁相放大后，再经过低通滤波器19进行二次庇谐波信号的提取，提取的信号送入计算机进行计算推演水分浓度，完成整个微水检测过程。本发明基于光学检测全氟异丁腈中微水含量检测方法具有响应快速、检测精度高、温度压强可修正以及免维护等优点。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于光学检测全氟异丁腈中微水含量检测方法，其特征在于：所述检测方法为采用激光吸收光谱方法对全氟异丁腈中的微水含量进行检测的方法。
2.根据权利要求1所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：包括如下步骤，
第一步，信号叠加调制激光：采用高频正弦波与低频三角波信号叠加进行激光调制，经过调制的激光器发出光射入被检测气室进行微水吸收；
第二步，信号检测：激光器发出的光信号进入被检测气室后被微水吸收，经微水吸收后的剩余信号通过探测器所检测；
第三步，滤波、锁相：经探测器检测后的检测信号经过高通滤波器进行滤波，再通过锁相放大器进行锁相；
第四步，微水浓度信号提取：经高通滤波器和锁相放大器滤波和锁相后的信号经过低通滤波器进行和微水浓度相关的二次谐波信号的提取；
第五步，完成微水检测：提取的信号送入计算机，由计算机中的信号处理系统进行信号处理和计算推演水分的浓度，最终实现对水分的检测，完成微水检测过程。
3.根据权利要求2所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：上述第一步信号叠加前还包括对激光器进行温度控制步骤，所述温度控制步骤包括温度设定模块、PID控制器和温度控制器，所述温度设定模块用于对激光器温度的设定；所述PID控制器用于对温度进行反馈控制；所述温度控制器用于对激光器进行精准温度控制。
4.根据权利要求3所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：所述激光器的温度范围为-50℃至-40℃。
5.根据权利要求4所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：所述温度控制器的温度控制精度达0.01℃。
6.根据权利要求2所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：上述第一步中的信号叠加还包括恒定的直流，所述高频正弦波由DDS波形发生器发出，所述低频三角波由DA波形发生器发出，所述恒定的直流由恒流发生器发出。
7.根据权利要求2所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：所述高频正弦波、低频三角波和恒定的直流三个信号经加法器9对三个信号进行物理叠加，叠加的信号通过激光驱动器直接驱动激光器进行激光驱动，驱动激光器发出符合要求的激光信号。
8.根据权利要求2所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：上述第二步中微水吸收后的剩余信号通过探测器所检测的具体步骤：所述探测器首先进行光信号探测，然后探测器将光信号转为电信号。
9.根据权利要求8所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：所述电信号在经高通滤波器滤波前先经过前置放大器进行信号放大，放大的电信号进入高通滤波器，由高通滤波器进行滤波，过滤掉叠加的低频信号，然后进入锁相放器，由锁相放大器进行微小信号的提取。
10.根据权利要求9所述的基于光学检测全氟异丁晴中微水含量检测方法，其特征在于：所述锁相放大器的参考信号为：所述高频正弦波信号经过锁相倍频模块进行信号倍频之后进入锁相放大器的信号。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180810 |