[发明专利]一种检测微量六氟化硫浓度的声学方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用不同气体对声波产生的不同衰减的现象进行气体浓度检测的方法和装置，尤其涉及一种检测空气中微量六氟化硫含量的方法及相应装置。

背景技术

六氟化硫作为性能优越的绝缘气体，已经在输配电装备中得到了广泛的应用，但是六氟化硫的泄露难于避免，为了确保输配电设备的安全和人员安全，国家有专门的规定，要对使用六氟化硫的场合进行空气中六氟化硫含量的检测。有关利用在气体中传播的超声波的传播速度或时间来测量气体浓度的方法及装置已有相关方案提出，但是利用在气体中传播的超声波的声波衰减来测量气体浓度的方法还未可见。

众所周知，声波随距离的衰减规律可以由式1表示：

p＝p₀e^-αx     式1

式中p₀为声波发射端的声压强度，p为距离声波发射端x处的声压强度，α为介质的衰减系数，而声压信号作用到声波接收换能器可以转化为电压信号。根据经典声波衰减理论，当声波的频率一定，介质的衰减系数仅跟介质本身的性质相关，可以由式2表示：

α=ω22p0c3[43η+k(1cV-1cP)]]]>式2

式中ω为声波角频率，ρ₀为介质气体的密度，η为媒质的切变粘滞系数，k为导热系数，c_V为定容比热，c_P为定压比热。

由于p₀、p以及x皆为可测得量，因而可以计算得到衰减系数α，通过对衰减系数α的比较计算，可以得到气体的浓度值。

发明内容

发明目的：本发明提供一种检测微量六氟化硫浓度的声学方法及其装置，为气体浓度的检测提供一种新的方法和相应装置。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种检测微量六氟化硫浓度的声学方法，包括如下步骤：

(1)分别使相同幅度的超声波穿过参考气体和检测气体；

(2)分别测量穿过参考气体和检测气体的超声波的幅度；

(3)分别计算穿过参考气体和检测气体的超声波的衰减程度；

(4)通过两个衰减程度的比值计算、表征六氟化硫浓度；

所述检测气体为混有六氟化硫的参考气体；所述步骤(3)中的衰减程度可以采用式1和式2中的公式计算，一般来说，我们的参考气体为空气，由于六氟化硫的切变粘滞系数比空气高多个数量级，而其它参数都在同一数量级，因此被测气体的声波衰减系数随着六氟化硫浓度的增大而明显增大。

所述参考气体和检测气体的温度、湿度和压力相同。

所述参考气体和检测气体的容置环境相同，所述超声波在参考气体和检测气体内的传播路径相同。

比较参考气体和检测气体的超声波衰减程度的方法可以表示为式3：