CN112924407B - 一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，所述方法利用太赫兹光谱仪获取已知微量水分含量的六氟化硫气体样品和待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，通过所述吸收光谱数据获取相应的频域谱图，将待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，若两幅频域谱图在各相同频率时的峰值都相同，则判定所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品和所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量相同。本申请提供的一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法检测过程简单，得到结果迅速且具有很高的检测精度。
Description
技术领域
本申请涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法。
背景技术
六氟化硫气体是新一代超高压绝缘介质材料，被广泛应用于电力系统中。在现代的高压、超高压开关、断路器和六氟化硫封闭组合电器设备中，唯一被采用的绝缘和灭弧介质就是六氟化硫气体。纯净的六氟化硫气体在常温下的物理和化学的性能都特别稳定。但在绝缘设备使用的过程中，特别是在电弧、局部放电在局部高温的条件下，六氟化硫气体会发生分解，其分解的产物和设备中的微量水分会发生反应并生成剧毒和强腐蚀性的气体，同时还会降低设备的绝缘性能。因此，对六氟化硫气体微量水分含量的检测对电力设备的正常运行起着至关重要的作用。
目前，对六氟化硫气体微量水分含量的检测采用的方法之一为露点法。露点法测量系统是一个金属镜面，气体以一定的流速通过这个金属镜面，当气体中的水蒸气随着镜面温度的逐渐降低而达到饱和时，镜面上开始出现露水，此时所测量到的镜面温度即为露点，通过露点可以得到所测的六氟化硫气体的微量水分含量。
使用露点法对六氟化硫气体微量水分含量进行检测的操作简单，测量迅速，实验仪器维护简单。但是，露点法因一些颗粒性物质或其它有机物附着在镜面上会影响水蒸气结露，使得检测结果偏大，从而影响对六氟化硫气体微量水分含量检测结果的精确度。
发明内容
本申请提供了一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，以提高对六氟化硫气体微量水分含量检测结果的精确度。
本申请提供一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：将多个已知微量水分含量的六氟化硫气体样品和待测微量水分含量的六氟化硫气体样品分别注入到多个聚四氟乙烯袋中，获取多个含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋，并分别对所述聚四氟乙烯袋进行标号加以区分；
步骤二：将多个含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋依次放入通有干燥气体的太赫兹时域光谱快速扫描系统中，获取含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据；
步骤三：通过含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，获取含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图；
步骤四：将含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋放入通有干燥气体的太赫兹时域光谱快速扫描系统中，获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据；
步骤五：重复步骤四，得到多组含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，通过计算获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据的平均数据值，并获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图；
步骤六：将含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，获取待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量数值。
可选的，所述聚四氟乙烯袋的尺寸适应于太赫兹时域光谱快速扫描系统。
可选的，所述太赫兹时域光谱快速扫描系统在运行过程中所处坏境的室温范围为20℃-25℃，所处环境的气压范围为0.7-1.5个标准大气压。
可选的，步骤六中，若某一含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图在各相同频率时的峰值都相同，则判定所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品和所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量相同。
可选的，所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和检测后的所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图将组成光谱数据库，以便检测其它六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量。
由以上技术方案可知，本申请提供一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，所述方法将多个已知微量水分含量的六氟化硫气体样品和待测微量水分含量的六氟化硫气体样品分别注入到多个聚四氟乙烯袋中，标号加以区分，并将所述聚四氟乙烯袋依次放入通有干燥气体的太赫兹光谱快速扫描系统中，获取对应的吸收光谱数据和频域谱图，将由装有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋得到的频域谱图与装有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋得到的频域谱图对比，若两幅频域谱图在各相同频率时的峰值都相同，则判定所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品和所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量相同。此外，所得到的频域谱图及相关数据信息将组成光谱数据库，之后再对六氟化硫气体样品的微量水分含量进行检测时，可先从光谱数据库直接调取信息进行比对检测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法的流程图；
图2为本申请空样本和空的聚四氟乙烯袋的频域谱图；
图3为本申请实施例不同水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
太赫兹光谱技术是一种非接触测量技术。它能够对半导体材料、电介质材料以及薄膜等材料的物理信息进行快速准确的测量。由于太赫兹光谱具有较高的信噪比，通过太赫兹光谱能迅速地对样品内部的细微变化作出分析和判断。因此，太赫兹技术成为分析物质的新的光谱学工具。太赫兹波的频段包含了丰富的光谱信息。大部分的物质分子，特别是有机大分子和极性气体分子，其转动能级跃迁均对应于太赫兹波段，因此对太赫兹波表现出强烈的吸收和色散特性。这些能级间的跃迁主要是源于分子内部的复杂集体转动模式，不同分子的内部结构不同，所以它们的吸收色散特性也不相同，因此，可以把物质的太赫兹光谱作为识别该物质特征的吸收谱。通过太赫兹光谱技术可以对六氟化硫气体微量水分含量进行检测。
参见图1，为本申请一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法的流程图。由图1可知，本申请提供一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法。所述方法包括：
步骤一：将多个已知微量水分含量的六氟化硫气体样品和待测微量水分含量的六氟化硫气体样品分别注入到多个聚四氟乙烯袋中，获取多个含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋，并分别对所述聚四氟乙烯袋进行标号加以区分；
步骤二：将多个含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋依次放入通有干燥气体的太赫兹时域光谱快速扫描系统中，获取含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据；
步骤三：通过含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，获取含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图；
步骤四：将含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋放入通有干燥气体的太赫兹时域光谱快速扫描系统中，获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据；
步骤五：重复步骤四，得到多组含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，通过计算获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据的平均数据值，并获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图；
步骤六：将含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，获取待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量数值；
进一步地，若某一含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图在各相同频率时的峰值都相同，则判定所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品和所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量相同。
进一步地，所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据和检测后的所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图将组成光谱数据库，以便检测其它六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量。
下面是本申请一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法的一个具体实施例。
S1:使用气泵通过导气管将118ppm、225ppm、250ppm、320ppm、518ppm五种含不同微量水分含量的六氟化硫气体和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体分别导入聚四氟乙烯袋中，标号加以区别；
其中，选取聚四氟乙烯袋作为收集气体的材料是因为通过检测得到聚四氟乙烯材料对太赫兹波的吸收十分微小，可以忽略不计。具体的检测方法为：
向太赫兹光谱快速扫描系统中通入干燥空气，获取空样本的频域谱图；
将一个空的聚四氟乙烯袋放入通有干燥气体的太赫兹时域光谱快速扫描系统中，获取所述空的聚四氟乙烯袋的频域谱图；
将所述空样本的频域谱图和所述空的聚四氟乙烯袋的频域谱图对比，获取所述空的聚四氟乙烯袋对太赫兹波的吸收情况；
参见图2，为本申请空样本和空的聚四氟乙烯袋的频域谱图；由图2可知，空样品的频域谱图与空的聚四氟乙烯袋的频域谱图的波形和峰值近似相同，因此可以得到聚四氟乙烯袋对太赫兹波的吸收较少，因此可选用聚四氟乙烯袋作为本申请收集气体的材料。
进一步的，通过本检测方法检测出的其它对太赫兹波吸收较少的材料，同样适用于本申请一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法中。
S2：将装有118ppm、225ppm、250ppm、320ppm、518ppm五种含不同微量水分含量的六氟化硫气体的聚四氟乙烯袋依次放入通有干燥气体的太赫兹光谱快速扫描系统中，获取与之对应的吸收光谱数据；
其中，所述吸收光谱数据具体为通过太赫兹光谱快速扫描系统直接得到的时域谱图以及所述时域谱图上各个坐标点的数据信息。
S3：通过含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，通过傅里叶变换，获取含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图。
参见图3，为本申请实施例不同水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图。
S4：将含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋放入通有干燥气体的太赫兹光谱快速扫描系统中，获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据；
其中，所述吸收光谱数据具体为通过太赫兹光谱快速扫描系统直接得到的时域谱图以及所述时域谱图上各个坐标点的数据信息。
S5：重复S4，得到多组含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，通过计算获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据的平均数据值，通过傅里叶变换，获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图。
S6:将含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，找到与含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图相同的含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图；所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量就是含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量。
进一步地，若含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图均不匹配，则先找到与含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图各频率时的峰值最接近的含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图，判断所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量和含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量的大小关系；
若所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量小于含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量，则重新选取比所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量较小的气体样品重新进行检测，得到与之对应的频域谱图，并与所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，判断其微量水分含量十分一致；
若所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量大于含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量，则重新选取比所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量较大的气体样品重新进行检测，得到与之对应的频域谱图，并与所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，判断其微量水分含量十分一致；
进一步地，所述空样本的含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据和检测后的所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图将组成光谱数据库，以便检测其它六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量。
进一步地，所述空样本的频域谱图、所述空的聚四氟乙烯袋的频域谱图、所有所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和检测后的所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图将组成光谱数据库，以便后续可以直接用于检测其它六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量。
本申请提供一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，所述方法将多个已知微量水分含量的六氟化硫气体样品和待测微量水分含量的六氟化硫气体样品分别注入到多个聚四氟乙烯袋中，标号加以区分，并将所述聚四氟乙烯袋依次放入通有干燥气体的太赫兹光谱快速扫描系统中，获取对应的吸收光谱数据和频域谱图，将由装有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋得到的频域谱图与装有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋得到的频域谱图对比，若两幅频域谱图在各相同频率时的峰值都相同，则判定所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品和所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量相同。此外，所得到的所有频域谱图及相关数据信息将组成光谱数据库，之后再对六氟化硫气体样品的微量水分含量进行检测时，可先从光谱数据库直接调取信息进行比对检测。本申请提供的一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法检测过程简单，得到结果迅速且具有很高的检测精度。
以上显示和描述了本申请的基本原理和主要特征以及本申请的优点，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。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，本申请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申请内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (4)
1.一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将多个已知不同微量水分含量的六氟化硫气体样品和待测微量水分含量的六氟化硫气体样品分别注入到多个聚四氟乙烯袋中，获取多个含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋，并分别对所述聚四氟乙烯袋进行标号加以区分；
步骤二：将多个含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋依次放入通有干燥气体的太赫兹时域光谱快速扫描系统中，获取含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据；
步骤三：通过含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，获取含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图；
步骤四：将含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的聚四氟乙烯袋放入通有干燥气体的太赫兹时域光谱快速扫描系统中，获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据；
步骤五：重复步骤四，得到多组含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据，通过计算获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的吸收光谱数据的平均数据值，并获取含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图；
步骤六：将含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，获取待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量数值；
其中，若某一含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图在各相同频率时的峰值都相同，则判定所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品和所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量相同；
若含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图均不匹配，则先找到与含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图各频率时的峰值最接近的含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图，判断所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量和含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量的大小关系；
若所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量小于含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量，则重新选取比所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量较小的气体样品重新进行检测，得到与之对应的频域谱图，并与所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，判断其微量水分含量十分一致；
若所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量大于含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量，则重新选取比所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的微量水分含量较大的气体样品重新进行检测，得到与之对应的频域谱图，并与所述含有待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图做对比，判断其微量水分含量十分一致。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯袋的尺寸适应于太赫兹时域光谱快速扫描系统。
3.根据权利要求1所述的一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，其特征在于，所述太赫兹时域光谱快速扫描系统在运行过程中所处坏境的室温范围为20℃-25℃，所处环境的气压范围为0.7-1.5个标准大气压。
4.根据权利要求1所述的一种六氟化硫气体微量水分含量的检测方法，其特征在于，所述含有已知微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图和检测后的所述待测微量水分含量的六氟化硫气体样品的频域谱图将组成光谱数据库，以便检测其它六氟化硫气体样品所含有的微量水分含量。
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