[发明专利]基于双模外腔激光器的变压器油溶解气体分析光电传感器

说明书

本申请涉及电气领域，特别地，涉及基于双模外腔激光器的变压器油溶解气体分析光电传感器。本申请提供的一种基于双模外腔激光器的变压器油溶解气体分析光电传感器，包括：可调双模外腔二极管激光器模块、外光路及气体池单元、探测器单元；所述可调双模外腔二极管激光器模块包括：单角小面增益芯片，增透膜，非球面透镜，激光分束器，两个衍射光栅及安装适配器，信号发生器，压电驱动安装座；所述外光路与气体池单元包括：准直透镜，分束镜，F‑P干涉仪，光隔离器，凸透镜，F‑P增强型气体池，质量流量控制器，无油真空泵，信号发生器，压电控制器；所述探测器单元包括：光电探测器，低噪声放大器，数字示波器。

技术领域

本申请涉及电气领域，特别地，涉及基于双模外腔激光器的变压器油溶解气体分析光电传感器。

背景技术

变压器油是天然石油中经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油，是石油中的润滑油馏份经酸碱精制处理得到纯净稳定、粘度小、绝缘性好、冷却性好的液体天然碳氢化合物的混合物，俗称方棚油，浅黄色透明液体。变压器油具有比空气高得多的绝缘强度，绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀；变压器油的比热大，常用作冷却剂，变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧，由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。

对于变压器油中溶解气体的检测，现有故障特征气体在线监测装置主要由油气分离器及油中脱出的故障特征气体传感检测器两大部分组成。分析表明：内部传感检测器存在的气体交叉干扰、易老化、稳定性差等问题是造成目前故障特征气体在线监测装置分析误差大、多误判和漏判的主要原因。

现有故障特征气体传感分析方法主要有：气相色谱法、质谱法、半导体(碳纳米管)气敏传感器、固态微桥式检测器、红外吸收光谱及光声光谱分析法。气相色谱法是微量故障特征气体分析最常用的检测方法，可实现准确测量。但色谱柱易老化，不利于长期检测。质谱法具有高效、准确检测的特点，但需结合色谱柱才能实现混合气体的有效检测；半导体(碳纳米管)气敏传感器及固态微桥式检测器灵敏度高，但存在混合气体交叉敏感问题且易老化、稳定性低，其检测准确度也有待提高；红外吸收光谱及光声光谱分析法，具有不破坏和不消耗样品气体的特点，检测灵敏度高，是近年来迅速发展的气体光学检测方法。但每种待测气体都需一个特定波长的激光来激发气体的吸收效应且该方法难以检测低浓度H2和O2等同核双原子气体。

发明内容

本申请提供了一种基于双模外腔激光器的变压器油溶解气体分析光电传感器，通过基于热电冷却(TEC)连续波(CW)双模外腔二极管激光器(ECDL)的光电传感器系统，可以同时发射1275至1340nm范围内两个不同波长的双模外腔二极管激光器用作分子吸收的激发源，每个波长都可以独立调整为了解决目前变压器油中溶解气体检测装置存在的气体交叉干扰、易老化、稳定性差等技术问题，可以解决不同气体间的交叉干扰的问题，提高了检测的稳定性。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种基于双模外腔激光器的变压器油溶解气体分析光电传感器，包括：可调双模外腔二极管激光器模块、外光路及气体池单元、探测器单元；

所述可调双模外腔二极管激光器模块包括：单角小面增益芯片，增透膜，非球面透镜，激光分束器，两个衍射光栅及安装适配器，信号发生器，压电驱动安装座；

所述外光路与气体池单元包括：准直透镜，分束镜，F-P干涉仪，光隔离器，凸透镜，F-P增强型气体池，质量流量控制器，无油真空泵，信号发生器，压电控制器；

所述探测器单元包括：光电探测器，低噪声放大器，数字示波器。