[发明专利]一种SF6气体成分在线实时监测的装置及方法

权利要求书

1.一种SF₆气体成分在线实时监测的装置，其特征在于，包括：控制电路、光源电路、光电检测电路和SF₆电气设备；

所述控制电路与所述光源电路相连，用于通过控制所述光源电路的温度、电流和脉宽来调谐所述光源电路产生的量子级联激光的波长；

所述SF₆电气设备的两侧设有透明窗，所述光源电路产生的量子级联激光依次通过所述SF₆电气设备两侧的透明窗后发射至所述光电检测电路的接收端；

所述光电检测电路与所述控制电路相连，并对接收的量子级联激光进行放大处理后传输至所述控制电路；所述控制电路对所述光电检测电路发送的信号进行采样，获取激光吸收谱数据，并根据所述激光吸收谱确定SF₆气体和/或SF₆分解产物的浓度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括：控制器、调制信号源、脉冲信号源、温控电路和数据采集电路；所述控制器分别与所述调制信号源、脉冲信号源、温控电路和数据采集电路相连；

所述调制信号源、脉冲信号源与所述光源电路相连，用于为所述光源电路提供电流脉冲；

所述温控电路与所述光源电路相连，用于控制所述光源电路的温度；

所述数据采集电路与所述光电检测电路相连，用于接收所述光电检测电路进行放大处理后的信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光源电路包括：量子级联激光器、电流脉冲驱动电路和温度电路；

所述电流脉冲驱动电路与所述调制信号源和脉冲信号源相连；所述温度电路与所述温控电路相连。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光电检测电路包括：检测电路和放大器；

所述检测电路用于接收所述光源电路产生的量子级联激光，所述放大器用于将所述量子级联激光进行放大，并传输至所述数据采集电路。

5.根据权利要求2-4任一所述的装置，其特征在于，所述控制电路还包括通信电路；所述通信电路用于将采集到的吸收光谱数据上报至上位机或主站。

6.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述光源电路产生的量子级联激光的波长与所述SF₆气体和/或SF₆分解产物的检测波长相对应。

7.一种基于如权利要求1-6任一所述装置的SF₆气体成分在线实时监测的方法，其特征在于，包括：

确定待测气体位于相对应的待定频率的吸收谱线，所述待测气体为SF₆电气设备中的气体，包括SF₆气体和/或SF₆分解产物；

通过调制光源电路的温度、电流和脉宽使所述光源电路产生的量子级联激光的波长扫描过所述吸收谱线，调谐所述光源电路产生的量子级联激光的波长与所述待测气体的检测波长相对应；

所述量子级联激光通过SF₆电气设备后产生激光吸收谱，对所述激光吸收谱进行采样后确定单线吸收光谱；

将所述单线吸收光谱与标准激光吸收谱进行比对，确定所述检测气体中包含的气体成分及其浓度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述检测气体中的气体成分的浓度，包括：

根据以下公式确定所述检测气体中的气体成分的浓度：

I_IN＝I_OUT·exp(-α_mCL)；

其中，I_IN为输入光强度，I_OUT为输出光强度，ɑ_m为摩尔分子吸收系数，L为光源到光电检测器的距离长度，C为待测气体的浓度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，根据气体分子红外吸收谱线数据库HITRAN中的吸收光谱数据确定标准激光吸收谱。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，当所述待测气体为SF₆时，所述检测波长为10.5±0.1μm；

当所述SF₆分解产物为SO₂时，所述检测波长为7.43±0.01μm。