[实用新型]一种红外气体检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种红外气体检测系统，属于气体检测技术领域。

背景技术

微水含量的检测在电力工业中有着重要的作用。80年代中期以来,随着电力工业的迅速发展，六氟化硫（SF₆）电气设备得到了广泛的应用，具体包括SF₆断路器，GIS封闭组合电器，SF₆绝缘的变压器、电压互感器、电流互感器及各类高压套管等。并且目前在建电压等级110kv及以上的项目中,基本上都使用SF₆开关设备。这些电气设备在电力系统中，起着非常重要的作用，其运行的可靠性不仅关系到SF₆电气设备本身，而且影响其他设备，甚至整个电网的安全。

在运行中，SF₆气体受电弧放电或高温后，会分解成单体的氟、硫和氟硫化合物，电弧消失后会又化合成稳定的SF₆气体。但是当气体中含有水分时，氟硫化合物会与水反应生成腐蚀性很强的氢氟酸、硫酸和其他毒性很强的化学物质等，从而腐蚀电气设备，降低设备绝缘能力，危及维护人员的生命安全。要完全清除仪器内SF₆气体的水分是不可能的，但是时刻掌握SF₆气体微水含量，采取相应的预防控制措施，减少SF₆气体中的水分，可以保证和提高断路器的安全运行可靠性。除电力系统高压开关柜中微水含量,变压器油中的水气体浓度检测也是不可缺少的。

利用红外光谱吸收技术对SF6断路器中水分含量进行检测，其优点是反应速度快，灵敏度高，并可实现在线检测。但是由于光器件如激光器、耦合器，准直器，光纤容易受到温度，应力环境因素变化的影响而改变光发生功率和光耦合效率，使通过气室后的传输光光强发生变化，从而与气体吸收损耗带来的光强变化混淆，带来测量误差。影响了红外光谱吸收技术的测量精度与长期稳定性。

论文“温度对光纤准直器的角度偏移影响分析”[孙鸣捷光子学报第35卷第10期2006年10月1509-1512页]中提到温度对光线准直器的影响；论文“熔锥光纤耦合器的温度响应”[李川，张以谟，刘铁根，丁胜传感技术学报第14卷第3期2001年9月196-198页]中提到温度对光纤耦合器的影响。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足和缺陷，本实用新型提出了一种红外气体检测系统。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的：

一种红外气体检测系统，包括温控电路、电流驱动电路、DFB激光器、气室、光电探测器、参考电路、放大电路、数字电位器、差分电路、滤波电路和微处理器；其特征在于DFB激光器位于气室之前，气室另一端接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端与放大电路连接，放大电路的输出端与参考电路的输出端分别连接到差分电路的输入端，差分电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接微处理器，温控电路连接到DFB激光器，电流驱动电路一边连接微处理器，另一边连接DFB激光器，电流驱动电路的驱动信号由微处理器发出，利用温控电路与电流驱动电路对DFB激光器进行电流驱动及温度驱动；数字电位器的输入端连接微处理器，数字电位器的输出端连接到放大电路的负反馈增益控制端，通过微处理器动态控制调节数字电位器的电阻值来改变放大电路的负反馈增益，从而控制放大电路的放大倍数；

所述的温控电路是由设置在DFB激光器内部的集成的热敏电阻和外接电阻组成的电桥、电压比较、温控芯片及MOS管电路组成，其中电桥连接到电压比较器的输入端，电压比较器的输出端连接到温控芯片，温控芯片和MOS管电路相连接，MOS管电路的输出端和封装在DFB激光器上的半导体制冷器（Tec）相连接；

所述的放大电路为集成双运放芯片OPA2604；

所述的电流驱动电路由微处理器的DA与集成运放LM358芯片连接而成；

所述的参考电路由微处理器的DA与集成双运放芯片OPA2604连接而成。

所述的光电探测器是PIN光电探测器。

所述的差分电路为精密仪表运放8221芯片。

所述的滤波电路为通用有源滤波器芯片UAF42，是低通滤波器结构。

所述的微处理器为LPC1758芯片。

所述的DFB激光器是WSLS-137010C1424-20蝶型封装(Distributed Feedback Laser)分布式反馈激光器，波长为1370±2nm。

所述的数字电位器为maxin生产的max5388，256位，50K欧量程数字电位器。

利用上述检测系统对气室进行水气检测的过程，步骤如下：