[发明专利]检测流体中的组分的方法和系统

说明书

本发明提供一种用于检测样本流体中的组分的系统和方法，该系统包括具有样本流体的第一腔室和连接到该第一腔室的第二腔室，其中该第二腔室具有参考流体。该系统包括调制光源，用于向该样本流体和该参考流体发射调制光束，以在该第一腔室中产生第一声学信号并且在该第二腔室中产生第二声学信号。该系统进一步包括设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器，用于检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异。该系统包括基于处理器的模块，该模块可通信地连接到该压力传感器，并且配置成接收指示该差异的信号且确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。

技术领域

本发明实施例总体上涉及一种检测系统，具体来说，涉及一种使用光声光谱(PAS)技术测量以下项中的至少一项的检测系统：流体中的组分和该组分的浓度。

背景技术

电气设备，例如变压器，使用具有热学和绝缘性质良好的流体来将电气设备的部件封装在密闭壳中，以便散逸线圈产生的热量。该流体可以是油，例如蓖麻油、矿物油、氯化二苯基硅油等合成油或者类似的油。

如果电气设备或者电气设备的部件发生故障，例如变压器的线圈故障，则可能导致运行中断。因此需要监控电气设备，以通过检测早期故障来预测潜在故障。监控电气设备的公知方法包括分析围绕该设备循环的流体的多个参数。

流体中存在的可燃气体总量(TCG)被公知为提供有关浸入流体中的电气设备的运行状态的信息。为尽早检测故障，分析流体中的溶解气体。例如，诸如一氧化碳、二氧化碳或者类似气体等气体组分的存在及其浓度可以指示设备的热力老化。类似地，诸如氢气、碳氢化合物或者类似气体等气体组分可以指示介电击穿等故障。

诸如气体色谱法(GC)、光学光谱法和光声光谱法(PAS)等用于分析溶解气体的已知方法需要从流体中提取气体。诸如真空提取和顶部空间提取法等已知的提取技术存在各种缺点，例如重现性问题和复杂性提高的问题。

因此，需要做出技术改进，以便测量用于电器设备中的流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。

发明内容

根据本发明的一个方面公开了一种用于检测样本流体中的组分的系统。该系统包括第一腔室，该第一腔室具有该样本流体，以及第二腔室，该第二腔室连接到该第一腔室，其中该第二腔室具有参考流体。该系统还包括调制光源，用于向该样本流体和该参考流体发射调制光束，以在该第一腔室中产生第一声学信号并且在该第二腔室中产生第二声学信号。该系统进一步包括设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器，用于检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异。该系统包括基于处理器的模块，该模块可通信地连接到该压力传感器并且配置成从该压力传感器接收指示该差异的该信号并且基于指示该差异的该信号确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。

根据本发明的另一个方面公开了一种用于检测样本流体中的组分的方法。该方法包括向第一腔室中的样本流体以及第二腔室中的参考流体发射调制光束，其中该第二腔室连接到该第一腔室。该方法还包括响应于发射的调制光束，在该第一腔室中产生第一声学信号以及在该第二腔室中产生第二声学信号。该方法进一步包括通过设置在该第一腔室与该第二腔室之间的压力传感器来检测该第一声学信号与该第二声学信号之间的差异。该方法还包括将指示该差异的信号从该压力传感器传输到基于处理器的模块，并且通过该基于处理器的模块，基于指示该差异的该信号而确定该样本流体中的组分和该组分的浓度这两项中的至少一项。

优选的，其中所述发射调制光束包括产生光束波长在所述组分的吸收光谱波长范围内的所述调制光束。

优选的，其中所述发射调制光束包括调制以下项中的至少一项：所述光束的强度和所述光束的波长。

优选的，其中产生所述第一声学信号包括产生对应于所述样本流体的样本液体的第三声学信号以及对应于所述样本流体的所述组分的第四声学信号。

优选的，其中所述第二声学信号对应于所述参考流体，所述参考流体包括参考液体。