基于光聲光譜技術的SF6氣體檢測系統方案研究

李勇 　李小霞 　趙星

摘要： 為了實現對SF6氣體的檢測，該文研究了一種基于光聲光譜的SF6氣體檢測系統方案。首先，從理論上分析了該系統的基本檢測原理。接著，對系統的組成進行描述。分析了SF6、CO2、H2O的紅外吸收特性，并確定濾光片參數。在此基礎上，選擇寬帶紅外熱輻射光源作為系統光源。設計了圓柱形共振光聲池，并利用STM32嵌入式處理器實現對光聲信號采集，以及SF6氣體濃度計算。

關鍵詞：光聲光譜；STM32 ；SF6檢測

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）33-8019-04

Abstract： In order to realize the detection of SF6 gas，this paper studied the SF6 gas detection system scheme based on photoacoustic spectroscopy. Fist， analysed the basic principle of the system in theory. Then， described the components of the system. Analysed the Infrared absorption characteristics of SF6、CO2、H2O and determined the filter parameters. On the basis， selected the broadband infrared radiation source as the system source. Designed a cylindrical resonant photoacoustic cell. Used the STM32 embedded processor to obtain photoacoustic signal and compute SF6 gas concentration.

Key words： Photoacoustic spectroscopy； STM32； SF6 detection

1 概述

SF6氣體是一種無色、無味、無毒的穩定氣體，具有很強的絕緣特性和滅弧能力，是一種理想的高壓設備絕緣介質，大量應用于高壓開關、全封閉組合電器（GIS）等高壓電氣設備。SF6高壓電氣設備因生產制作、老化等原因使得SF6氣體泄漏時有發生，引起高壓設備內SF6氣壓下降，嚴重影響高壓設備的正常工作。盡管SF6無毒，但較高濃度的SF6卻可使檢修人員窒息。因此，《電力安全工作規程》中明確規定，裝有SF6設備的配電室必須保證SF6濃度小于1000ppm。此外，SF6是一種強溫室氣體，SF6氣體的泄漏對環境是一個嚴重威脅[1]。對高壓電力設備中SF6氣體的實時監測至關重要。目前，應用較多的SF6氣體檢測技術有ECD電子捕獲，負暈放電技術等SF6檢測技術[2]，這類技術普遍存在檢測精度不高，使用壽命不長等缺點。而光聲光譜技術因其高靈敏度、檢測范圍大、選擇性好等優點在微量氣體檢測領域得到了廣泛的應用。該文采用紅外熱輻射光源，研究光聲光譜SF6氣體檢測系統方案，為實現對SF6氣體的檢測提供的參考。……