CN113533247A - 一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，包括获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率，获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线，建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库；通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品，获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率，对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量。本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法先建立数据库再测试样品，可以快速、准确检测出油中胶体含量，且检测前后油样不会被破坏，实现了无损检测。

Description

一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法

技术领域

本申请涉及杂质检测方法技术领域，尤其涉及一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法。

背景技术

随着我国电力需求的飞速增长，在大型电力系统中，电力变压器成为不可缺少的关键设备。变压器油是利用矿物油通过分馏获得的，在电力变压器中能起到绝缘、消弧和冷却的作用。纯净的变压器油绝缘能力非常好，但是当油中含有胶体杂质时，会使变压器油的绝缘性能大幅度减弱，加快变压器油的氧化速度，这不仅会严重影响变压器的正常使用寿命，而且会造成事故的不断发生，因此变压器油的胶体含量检测对设备的正常运行非常重要。

太赫兹时域光谱技术是一种新颖的、精度高的检测技术，许多电介质材料、薄膜材料、超导体等材料的声子振动，以及生物大分子的振动和转动能级都落在THz波段范围内。当THz波和材料产生相互作用并出现反射、散射和漫反射等现象时，这些物质的THz光谱包含可以识别它们的光谱信息。因此THz光谱的分辨性能将使THz射线成为定性鉴别和定量分析物质的重要工具。特别是一些材料在太赫兹频段有明显的吸收和色散，因此它们的发射、反射、透射光谱常被用来分辨形貌或者是分析成分。绝缘油是一种非极性物质，太赫兹波照射时，几乎不会吸收，而油中胶体为大分子极性物质，对太赫兹波有较强的吸收，并且不同的胶体杂质，在太赫兹光谱中会存在不同的特征频率。

发明内容

本申请提供了一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，以解决当变压器油中含有胶体杂质时，会使变压器油的绝缘性能大幅度减弱，加快变压器油的氧化速度，这不仅会严重影响变压器的正常使用寿命，而且会造成事故的不断发生的问题。

本申请提供一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，包括建立数据库和测试样品步骤，其中，

所述建立数据库步骤包括：

获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率，

获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线，

建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库；

所述测试样品步骤包括：

通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品，

获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率，

对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量。

可选的，所述获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率的步骤包括：

向实验新油中加入单一实验胶体形成实验绝缘油，

通过透射式太赫兹时域光谱仪检测实验绝缘油得到相应时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率。

可选的，所述获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线的步骤包括：

配置含单一实验胶体，但胶体含量规律增加的实验新油标样，

通过太赫兹时域光谱仪检测实验新油标样，确定其特征频率下的吸收系数及折射率并拟合，得到单一实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线。

可选的，所述建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库的步骤包括：

重复上述步骤直至得到所有种类实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率，形成数据库。

可选的，所述通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品的步骤包括：

采用太赫兹液体专用取样装置取样绝缘油测试样品，

将所述绝缘油测试样品的样本放入透射式太赫兹时域光谱仪中测试。

可选的，所述获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率的步骤包括：

处理绝缘油测试样品的测试数据，得到时域、频域、吸收及折射谱图，

在绝缘油测试样品的时域、频域、吸收及折射谱图中找到不同单一实验胶体的特征频率，找到其特征频率对应的吸收系数、折射率。

可选的，所述对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量的步骤包括：

将不同单一实验胶体特征频率对应的吸收系数及折射率与数据库中的吸收系数及折射率进行对比，即可得到绝缘油测试样品中含有胶体的种类与含量

由以上技术方案可知，本申请提供一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，包括建立数据库和测试样品步骤，其中，所述建立数据库步骤包括：获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率，获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线，建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库；所述测试样品步骤包括：通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品，获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率，对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量。

本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法先建立数据库再测试样品，可以快速、准确检测出油中胶体含量，且检测前后油样不会被破坏，实现了无损检测。

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为本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法中建立数据库的步骤示意图；

图2为本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法中测试样品的步骤示意图。

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。

绝缘油为极性物质，对太赫兹波几乎不吸收，而油中可能含有的胶体杂质为大分子极性物质，主要分为无机(无生物)胶体及有机胶体，对太赫兹波存在特征吸收。当绝缘油中含有胶体杂质时，采用太赫兹时域光谱仪对其进行检测，便能在相应特征频率上出现相应吸收峰。将不同胶体杂质单独加入到新油中，配置含有不同含量胶体的绝缘油进行检测，得到相应的时域、频域、吸收及折射谱图，形成数据库。然后检测实际油样，将实际油样检测后的时域、频域、吸收及折射谱图与数据库中进行对比时便能够得到油中不同胶体的含量。

本申请提供一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，包括建立数据库和测试样品步骤，其中，

参见图1，为本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法中建立数据库的步骤示意图，所述建立数据库步骤包括：

获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率，

获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线，

建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库；

参见图2，为本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法中测试样品的步骤示意图，所述测试样品步骤包括：

通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品，

获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率，

对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量。

进一步的，所述获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率的步骤包括：

向实验新油中加入单一实验胶体形成实验绝缘油，

通过透射式太赫兹时域光谱仪检测实验绝缘油得到相应时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率。

所述实验胶体为绝缘油中可能会产生的胶体杂质。

进一步的，所述获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线的步骤包括：

配置含单一实验胶体，但胶体含量规律增加的实验新油标样，

通过太赫兹时域光谱仪检测实验新油标样，确定其特征频率下的吸收系数及折射率并拟合，得到单一实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线。

所述胶体含量增加的规律可自行设置，对此不作限定，技术人员可根据实际需求设置胶体含量的递增数量。

进一步的，所述建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库的步骤包括：

重复上述步骤直至得到所有种类实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率，形成数据库。

本申请中数据库的建立是关键，数据库建立全面，实际样品检测后对比才会准确，因此需要预先得到所有种类的绝缘油中可能会产生的胶体杂质的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率。

进一步的，所述通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品的步骤包括：

采用太赫兹液体专用取样装置取样绝缘油测试样品，

将所述绝缘油测试样品的样本放入透射式太赫兹时域光谱仪中测试。

进一步的，所述获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率的步骤包括：

处理绝缘油测试样品的测试数据，得到时域、频域、吸收及折射谱图，

在绝缘油测试样品的时域、频域、吸收及折射谱图中找到不同单一实验胶体的特征频率，找到其特征频率对应的吸收系数、折射率。

确定绝缘油测试样品中所含胶体杂质的种类。

进一步的，所述对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量的步骤包括：

将不同单一实验胶体特征频率对应的吸收系数及折射率与数据库中的吸收系数及折射率进行对比，即可得到绝缘油测试样品中含有胶体的种类与含量。

本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，包括建立数据库和测试样品步骤，其中，所述建立数据库步骤包括：获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率，获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线，建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库；所述测试样品步骤包括：通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品，获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率，对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量。本申请提供的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法先建立数据库再测试样品，可以快速、准确检测出油中胶体含量，且检测前后油样不会被破坏，实现了无损检测。

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 (7)

1.一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，其特征在于，包括建立数据库和测试样品步骤，其中，

所述建立数据库步骤包括：

获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率，

获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线，

建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库；

所述测试样品步骤包括：

通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品，

获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率，

对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量。

2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，其特征在于，所述获取实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率的步骤包括：

向实验新油中加入单一实验胶体形成实验绝缘油，

通过透射式太赫兹时域光谱仪检测实验绝缘油得到相应时域、频域、吸收及折射谱图和特征频率。

3.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，其特征在于，所述获取实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线的步骤包括：

配置含单一实验胶体，但胶体含量规律增加的实验新油标样，

通过太赫兹时域光谱仪检测实验新油标样，确定其特征频率下的吸收系数及折射率并拟合，得到单一实验胶体含量与吸收系数、折射率的拟合曲线。

4.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，其特征在于，所述建立实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率数据库的步骤包括：

重复上述步骤直至得到所有种类实验胶体的时域、频域、吸收及折射谱图、特征频率、吸收系数及折射率，形成数据库。

5.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，其特征在于，所述通过透射式太赫兹时域光谱仪测试绝缘油测试样品的步骤包括：

采用太赫兹液体专用取样装置取样绝缘油测试样品，

将所述绝缘油测试样品的样本放入透射式太赫兹时域光谱仪中测试。

6.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，其特征在于，所述获取测试数据中不同实验胶体的特征频率及其对应的吸收系数、折射率的步骤包括：

处理绝缘油测试样品的测试数据，得到时域、频域、吸收及折射谱图，

在绝缘油测试样品的时域、频域、吸收及折射谱图中找到不同单一实验胶体的特征频率，找到其特征频率对应的吸收系数、折射率。

7.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱仪的绝缘油中胶体杂质检测方法，其特征在于，所述对比测试数据与数据库数据，得到测试样品中胶体种类与含量的步骤包括：

将不同单一实验胶体特征频率对应的吸收系数及折射率与数据库中的吸收系数及折射率进行对比，即可得到绝缘油测试样品中含有胶体的种类与含量。

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