CN116990386B - 基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统，所述方法包括：确定超声波的收发时间间隔t计算公式；将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式对空气进行标定；计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0；结合t和t0的计算方法，确定六氟化硫的浓度X与t和t0的关系。本发明的方法通过一次性的温度标定，获取更为基础的系数常量，可用于不同温度、湿度、甚至六氟化硫气体浓度的计算，简化了常规六氟化硫标定中必不可少的温度和湿度补偿过程；简化了标定流程，提高了六氟化硫气体浓度测量的准确度。

Description

基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统
技术领域
本发明涉及气体浓度检测技术领域，尤其涉及基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统。
背景技术
基于超声波的六氟化硫传感器标定，一般需要在恒温恒湿条件下进行，即在排除温度和湿度对声速影响的前提下，根据超声波收发间隔时间与六氟化硫气体浓度的关系标定六氟化硫浓度系数。
上述相关方案存在的缺点或不足包括：首先，标定需要在恒温恒湿条件进行，对设备有一定要求，需要兼顾容器的气密性和保温保湿性能，增加了传感器标定的成本；其次，该方法标定得到的六氟化硫浓度系数仅在标定时的温湿度条件下适用，实际应用需要进一步修正，不够准确。
针对上述问题，提出本发明的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统。
发明内容
有鉴于此，本发明提供基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统，解决现有的标定方法成本高，准确度低的问题。
第一方面，本发明提供基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，所述方法包括：
确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
其中，tS是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，KS表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
对空气进行标定，将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到tS和/>将所述tS和所述/>存入所述传感器的MCU中；
测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：
其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
其中，n空表示空气摩尔数，n水表示水蒸气摩尔数，M空表示空气分子质量，M水表示水蒸气分子质量；
根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：
其中，HABS为绝对湿度；
假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为MX，依据所述第一混合气体平均分子质量M0的计算公式，则MX的计算公式如下：
其中，MSF6是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
结合所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0的公式，确定所述六氟化硫的浓度X与(t-tS)2/(t0-tS)2的关系满足如下公式：
根据所述MCU中储存的所述tS和所述以及计算得到的所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0推算出所述六氟化硫的浓度X。
在一些实施例中，所述传感器为六氟化硫传感器。
第二方面，本发明提供基于超声波的六氟化硫传感器标定系统，所述系统包括：存储器，收发机，处理器；
存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：
确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
其中，tS是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，KS表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
对空气进行标定，将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到tS和/>将所述tS和所述/>存入所述传感器的MCU中；
测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：
其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
其中，n空表示空气摩尔数，n水表示水蒸气摩尔数，M空表示空气分子质量，M水表示水蒸气分子质量；
根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：
其中，HABS为绝对湿度；
假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为MX，依据所述第一混合气体平均分子质量M0的计算公式，则MX的计算公式如下：
其中，MSF6是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
结合所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0的公式，可以确定所述六氟化硫的浓度X与(t-tS)2/(t0-tS)2的关系满足如下公式：
根据所述MCU中储存的所述tS和所述以及计算得到的所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0推算出所述六氟化硫的浓度X。
在一些实施例中，所述传感器为六氟化硫传感器。
第三方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一所述的方法。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行前述任一项所述的方法。
本发明提供的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统，通过一次性的温度标定，获取更为基础的系数常量，可用于不同温度、湿度、甚至六氟化硫气体浓度的计算，简化了常规六氟化硫标定中必不可少的温度和湿度补偿过程，实现了简化标定流程，提高六氟化硫气体浓度测量的准确度的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
图1为本发明基于超声波的六氟化硫传感器标定方法的流程图；
图2为本发明电子设备一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其中，方法和系统是基于同一申请构思的，由于方法和系统解决问题的原理相似，因此系统和方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
六氟化硫是一种具有良好电气绝缘性能及优异灭弧性能的人造惰性气体，因此在电力行业广泛应用。随着使用时间的增长，可能会发生气体泄漏的问题，对电力维护人员的人身安全带来一定隐患。六氟化硫传感器是专为监测六氟化硫设计的传感器，可以有效检测六氟化硫的浓度，并在超过限值时及时报警。
六氟化硫检测有红外光谱、超声波、高频电离等方法，其中超声波法具有成本低、量程大、易部署的特点，适用于对气体浓度检测准确度和灵敏度相对较低，无其他气体干扰的场景，可有效监测配电房、变电站等环境下的六氟化硫泄露风险。从原理上，基于超声波的六氟化硫传感器通过检测固定间距的超声波收发时间间隔，计算声波速度，再根据速度推算气体的平均分子质量，进而测定六氟化硫气体浓度。测量以及传感器标定时，需对环境温度和湿度(水蒸气含量)进行修正，排除其对声速的影响；因此需要采用本发明的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统。
本实施例提供基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S100：确定超声波的收发时间间隔t计算公式；
S200：将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式对空气进行标定；
S300：计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0；
S400：结合t和t0的计算方法，确定六氟化硫的浓度X与t和t0的关系。
具体地可以采用如下方式来对上述步骤进行详细描述：
确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
其中，tS是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，KS表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
对空气进行标定，将所述传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到tS和/>将所述tS和所述/>存入所述传感器的MCU中；
测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：
其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
其中，n空表示空气摩尔数，n水表示水蒸气摩尔数，M空表示空气分子质量，M水表示水蒸气分子质量；
根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以进一步得到如下公式：
其中，HABS为绝对湿度；
假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为MX，依据或者参考上述第一混合气体平均分子质量M0，即上述公式则MX的计算公式如下：
其中，MSF6是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
结合所述t和所述t0的公式，可以确定所述六氟化硫的浓度X与(t-tS)2/(t0-tS)2的关系满足如下公式：
根据所述MCU中储存的所述tS和所述以及计算得到的所述t和所述t0推算出所述六氟化硫的浓度X。
在一些实施例中，所述传感器为六氟化硫传感器。
本实施例提供的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，通过一次性的温度标定，获取更为基础的系数常量，可用于不同温度、湿度、甚至六氟化硫气体浓度的计算，简化了常规六氟化硫标定中必不可少的温度和湿度补偿过程，实现了简化标定流程，提高六氟化硫气体浓度测量的准确度的技术效果。
下面通过示例来对本发明中的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法进行说明：
根据下列公式，可知声速c与气体的密度ρ相关，其中KS是与该气体定压比热和定容比热相关的常量，在实际应用的温度范围内几乎不变。
根据理想气体状态方程pV＝nRT，其中，p为压强(Pa)，V为气体体积(m3)，T为温度(K)，n为气体的物质的量(mol)，R为摩尔气体常数(也叫普适气体恒量)(J/(mol.K))；密度的计算公式为：ρ＝m/V，m表示气体质量。
可进一步得到以下公式，其中T是气体绝对温度，M是气体平均分子质量：
进一步，超声波的收发间隔时间t可以用以下公式表示，其中d是超声波发生器和接收器的间距，tS是系统响应时间，系统响应时间表示超声波发生器和/或其MCU等与超声波传播无关的元器件的响应时间之和：
在空气标定前，将传感器放置于与大气相通的容器内，在周边放置足量干燥剂，确保环境湿度接近零。改变环境温度并记录t值变化，对t和取线性关系可分别得到tS(表示截距)和/>(表示斜率)。由于标定时湿度接近零，M可用干空气平均分子质量(29g/mol)计算，可进一步得到/>将该tS和/>存入传感器MCU。
测量六氟化硫浓度时，可先确定环境温度和湿度，按以下公式计算该温度和湿度条件下的无六氟化硫情况下的混合空气对应的超声波收发时间间隔t0：
其中，M0是该温度和湿度条件下无六氟化硫的混合气体(指的是空气和水蒸气)平均分子质量，可按下列公式计算：n空n水M空M水
其中n表示气体摩尔数，M表示气体分子质量，下标分别表示空气和水蒸气，n空表示空气摩尔数，n水表示水蒸气摩尔数，M空表示空气分子质量，M水表示水蒸气分子质量。
根据理想气体状态方程可知，1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为例，上述公式可转化如下公式表达，其中HABS为绝对湿度，单位g/m3。
整理后可得到以下公式，其中M空和M水均为与温度T无关的常量：
如前所述，可根据传感器测得的温度和绝对湿度，以及MCU中储存的tS和值得到t0，再根据六氟化硫浓度与超声波收发时间t的关系可直接测量六氟化硫浓度，过程如下：
类似M0计算方法，含有浓度X(单位：ppm)六氟化硫气体的混合空气，其平均分子质量MX可用如下公式表述(M0为上文中已做过温湿度修正的无六氟化硫的混合气体的平均分子质量)，MSF6是六氟化硫分子质量，为与温度T无关的常量。
整理后可得：
因此，可知六氟化硫浓度X与(t-tS)2/(t0-tS)2存在以下关系：
该关系适用于任何温度和湿度下的六氟化硫浓度计算，如前所述只需根据传感器测得的温度和绝对湿度、MCU中储存的tS和值以及计算得到的t0值即可计算出浓度X，整个过程无需进行六氟化硫浓度标定，大大节约了传感器生产和标定成本。
本实施例中的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，仅需进行干燥环境下的温度标定，无需进行恒温恒湿环境的六氟化硫气体标定；无需提供恒温恒湿环境，且无需六氟化硫气体，大大节约了生产和标定成本。
该方法通过一次性的温度标定，获取更为基础的系数常量，可用于不同温度、湿度、甚至六氟化硫气体浓度的计算，简化了常规六氟化硫标定中必不可少的温度和湿度补偿过程；简化了标定流程，提高了六氟化硫气体浓度测量的准确度。
本发明还提供基于超声波的六氟化硫传感器标定系统，所述系统包括：存储器，收发机，处理器；
存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：
确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
其中，tS是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，KS表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
对空气进行标定，将所述放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到tS和/>将所述tS和所述/>存入所述六氟化硫传感器的MCU中；
测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发间隔t0：
其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
其中，n空表示空气摩尔数，n水表示水蒸气摩尔数，M空表示空气分子质量，M水表示水蒸气分子质量；
根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：
其中，HABS为绝对湿度；
假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为MX，依据 则MX的计算公式如下：
其中，MSF6是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
结合所述t和所述t0的公式，可以确定所述X与(t-tS)2/(t0-tS)2的关系满足如下公式：
根据所述MCU中储存的所述tS和所述以及计算得到的所述t和所述t0推算出所述X。
在一些实施例中，所述传感器为六氟化硫传感器。
本实施例中的基于超声波的六氟化硫传感器标定系统能够实现前述的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法的所能实现的技术效果，此处不再赘述。
需要说明的是，本发明一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本发明一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本发明特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本发明还公开一种电子设备；
具体地，图2示出了本实施例所提供的用于实现基于超声波的六氟化硫传感器标定方法的电子设备的硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器410、存储器420、输入/输出接口430、通信接口440和总线450。其中，处理器410、存储器420、输入/输出接口430和通信接口440通过总线450实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器410可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本发明实施例所提供的技术方案。
存储器420可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器420可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本发明实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器420中，并由处理器410来调用执行。
输入/输出接口430用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入/输出模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口440用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如，USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如，移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线450包括一通路，在设备的各个组件(例如，处理器410、存储器420、输入/输出接口430和通信接口440)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器410、存储器420、输入/输出接口430、通信接口440以及总线450，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本发明实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本发明一个或多个实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，其特征在于，所述方法包括：
确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
其中，tS是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，KS表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
对空气进行标定，将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到tS和/>将所述tS和所述存入所述传感器的MCU中；测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：
其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
其中，n空表示空气摩尔数，n水表示水蒸气摩尔数，M空表示空气分子质量，M水表示水蒸气分子质量；
根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：
其中，HABS为绝对湿度；
假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为MX，依据所述第一混合气体平均分子质量M0的计算公式，则MX的计算公式如下：
其中，MSF6是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
结合所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0的公式，确定所述六氟化硫的浓度X与(t-tS)2/(t0-tS)2的关系满足如下公式：
根据所述MCU中储存的所述tS和所述以及计算得到的所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0推算出所述六氟化硫的浓度X。
2.根据权利要求1所述的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，其特征在于，所述传感器为六氟化硫传感器。
3.基于超声波的六氟化硫传感器标定系统，其特征在于，所述系统包括：存储器，收发机，处理器；
存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：
确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
其中，tS是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，KS表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
对空气进行标定，将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到tS和/>将所述tS和所述存入所述传感器的MCU中；
测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：
其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
其中，n空表示空气摩尔数，n水表示水蒸气摩尔数，M空表示空气分子质量，M水表示水蒸气分子质量；
根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：
其中，HABS为绝对湿度；
假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为MX，依据所述第一混合气体平均分子质量M0的计算公式，则MX的计算公式如下：
其中，MSF6是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
结合所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0的公式，可以确定所述六氟化硫的浓度X与(t-tS)2/(t0-tS)2的关系满足如下公式：
根据所述MCU中储存的所述tS和所述以及计算得到的所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0推算出所述六氟化硫的浓度X。
4.根据权利要求3所述的基于超声波的六氟化硫传感器标定系统，其特征在于，所述传感器为六氟化硫传感器。
5.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2任一项所述的方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述权利要求1至2任一项所述的方法。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202916184U (zh) * 2012-09-05 2013-05-01 无锡威泰迅电力科技有限公司 六氟化硫在线监测仪
CN104502447A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 郑州光力科技股份有限公司 一种超声波气体浓度传感器的标定方法
CN105806371A (zh) * 2016-04-29 2016-07-27 国网上海市电力公司 传感器的温压动态补偿方法
CN109187738A (zh) * 2018-10-15 2019-01-11 江苏久创电气科技有限公司 一种基于超声波原理的六氟化硫气体检测装置
WO2019139121A1 (ja) * 2018-01-12 2019-07-18 超音波工業株式会社 気体の音速関連固有値測定装置及びそれを応用した気体の成分割合測定装置、更にはそれを応用した地球環境モニター装置
CN110296952A (zh) * 2019-08-02 2019-10-01 中国矿业大学(北京) 一种气体传感器标定装置及标定方法
CN215066147U (zh) * 2021-04-10 2021-12-07 韦弗斯检测技术（上海）有限公司 一种高精度六氟化硫气体传感器试验校准装置
CN216484878U (zh) * 2021-11-17 2022-05-10 国网福建省电力有限公司 一种六氟化硫中氟化氢气体标定器
CN115326752A (zh) * 2022-08-05 2022-11-11 湖南五凌电力科技有限公司 一种气体浓度标定方法和装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202916184U (zh) * 2012-09-05 2013-05-01 无锡威泰迅电力科技有限公司 六氟化硫在线监测仪
CN104502447A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 郑州光力科技股份有限公司 一种超声波气体浓度传感器的标定方法
CN105806371A (zh) * 2016-04-29 2016-07-27 国网上海市电力公司 传感器的温压动态补偿方法
WO2019139121A1 (ja) * 2018-01-12 2019-07-18 超音波工業株式会社 気体の音速関連固有値測定装置及びそれを応用した気体の成分割合測定装置、更にはそれを応用した地球環境モニター装置
CN109187738A (zh) * 2018-10-15 2019-01-11 江苏久创电气科技有限公司 一种基于超声波原理的六氟化硫气体检测装置
CN110296952A (zh) * 2019-08-02 2019-10-01 中国矿业大学(北京) 一种气体传感器标定装置及标定方法
CN215066147U (zh) * 2021-04-10 2021-12-07 韦弗斯检测技术（上海）有限公司 一种高精度六氟化硫气体传感器试验校准装置
CN216484878U (zh) * 2021-11-17 2022-05-10 国网福建省电力有限公司 一种六氟化硫中氟化氢气体标定器
CN115326752A (zh) * 2022-08-05 2022-11-11 湖南五凌电力科技有限公司 一种气体浓度标定方法和装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High sensitivity gas sensor to detect SF6 decomposition components based on monolayer antimonide phosphorus;Guo, HJ等;CHEMICAL PHYSICS LETTERS;第756卷;1-8 *
基于声波衰减的六氟化硫浓度无线传感器;颜盛银等;1-6;第35卷(第05期);698-701 *
基于差分检测技术的SF6光学传感器研究;杨辉;中国优秀硕士博士全文论文库;全文 *

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