[发明专利]一种基于电力变压器的绝缘纸红外光谱采集方法

说明书

本发明公开了一种基于电力变压器的绝缘纸红外光谱采集方法，包括以下步骤：优化积分球结构，去除样品绝缘纸及积分球探测器的凹进情况；开启光谱仪，在不开光源的情况下，采集光电转换模块暗噪声；开启光源，采集积分球开口处的积分球暗读数以及参比光谱；基于积分球，采集样品绝缘纸的初始红外光谱数据；根据光电转换模块暗噪声，通过积分球暗读数以及参比光谱，对初始红外光谱数据进行吸收误差矫正后，剔除经过误差矫正后的红外光谱数据中的异常样本，获得绝缘纸红外光谱；本发明所提出的方法，能一定程度减少绝缘纸红外光谱采集过程中的系统误差，与直接使用通用型光谱仪采集相比，得到的红外数据质量更高，具有更优的采集效果。

技术领域

本申请涉及电力变压器检测技术领域，具体而言，涉及一种基于电力变压器的绝缘纸红外光谱采集方法。

背景技术

电力变压器承担着电力运输的关键任务，是输配电网的核心设备，保证变压器稳定可靠的运行十分关键。目前，油浸式绝缘是电力变压器主要的绝缘形式，它是由绝缘纸与绝缘油相互配合组成。变压器运行过程中，存在大量电能耗散为热能，导致油浸式电力变压器的运行温度较高，并与局部放电、机械应力等协同作用，使绝缘纸加速老化，绝缘性能下降。而绝缘纸不同于绝缘油，在设计之初就未考虑更换，因此，绝缘纸的寿命决定了整个变压器的寿命。

近几年，国内外专业人员提出了通过红外光谱判断绝缘纸老化状态的方法。相较于传统的方法，红外光谱方法可以快速无损的检测绝缘纸的老化状态。此方法需要使用光谱采集装置进行光谱的采集，分析的准确性与光谱采集的质量与稳定性密切相关。

目前，尚未有专用于绝缘纸红外光谱的采集装置，国内外的通用型红外光谱仪对绝缘纸进行红外光谱采集时系统的不稳定性高，存在大量可能产生系统误差的设计缺陷。厂家在设计之初使用积分球来进行混光以消除被测样本受光面不均匀以及偏振的影响，但其并未考虑在进行绝缘纸红外测量时，积分球引入的其他测量误差，包括但光束样品的吸收误差、暗读数误差，样品凹陷误差，探测器凹进误差，以及镜面反射等误差。同时，便携式漫反射型红外光谱仪的另一大系统误差来源是光电响应模块，其测量稳定性主要受热电子噪声的影响。目前，国内开发的通用型光谱仪精确度上受制于光学器件及光电转化模块的精度或称分辨率，往往致力于开发波长分辨率更优，性能参数更突出的光谱仪器，并无针对绝缘纸的光学结构设计以及消噪方式改进。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的提出一种基于电力变压器的绝缘纸红外光谱采集方法，以解决通用型光谱仪在绝缘纸红外采集时的系统误差问题。

本发明是以如下技术方案实现的：

S1.优化积分球结构，去除样品绝缘纸及积分球探测器的凹进情况；

S2.开启光谱仪，在不开光源的情况下，采集积分球的光电转换模块暗噪声；

S3.开启光谱仪，在开启光源的情况下，采集积分球开口处的积分球暗读数以及参比光谱；

S4.基于积分球，采集所述样品绝缘纸的初始红外光谱数据；

S5.根据所述光电转换模块暗噪声，通过所述积分球暗读数以及所述参比光谱，对所述初始红外光谱数据进行吸收误差矫正后，剔除经过误差矫正后的所述红外光谱数据中的异常样本，获得绝缘纸红外光谱。

优选地，在步骤S1中，通过将光源光轴与所述样品绝缘纸的镜面反射法线重合，优化所述积分球结构。

优选地，在步骤S3中，通过使用吸光阱采集所述积分球开口处的积分球暗读数，其中，所述吸光阱由高光吸收率、极低反射比的材料涂覆而成，用于通过吸收入射光线，测量光源散射的暗读数。

优选地，所述吸光阱为圆柱形吸光阱，材料为金属或玻璃，所述圆柱形吸光阱的内部包括圆锥结构，内壁涂有黑色无光漆，整体反射比小于0.1％。

优选地，所述圆锥结构的圆锥高长度与圆锥底面直径长度的第一比例为1:1.1-1.5；