基于光聲光譜原理的油中氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、光聲光譜檢測(cè)技術(shù)因其靈敏度高、指向性好、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)成為一種理想的多組分氣體檢測(cè)研究方向。然而其諧振工作形式存在諧振條件要求苛刻，難以批量化生產(chǎn)，難以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境等問(wèn)題；另一方面，其非諧振工作形式存在原始信號(hào)頻率過(guò)低，幅值微弱，需求檢測(cè)范圍過(guò)大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了光聲光譜檢測(cè)技術(shù)在工程實(shí)際中的應(yīng)用。本研究工作主要針對(duì)非諧振狀態(tài)，開(kāi)展以下工作。
　　基于非諧振式光聲光譜檢測(cè)技術(shù)研制了一套變壓器油中氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用電調(diào)制的

2、紅外光源，分別透過(guò)六片高透射率窄帶濾光片濾出對(duì)應(yīng)氣體特征吸收波長(zhǎng)，進(jìn)入處于非諧振工作狀態(tài)的定制光聲池與混合氣體發(fā)生光聲效應(yīng)，所得光聲信號(hào)由高靈敏度壓力場(chǎng)微聲傳感器采集，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路得到對(duì)應(yīng)氣體濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)。
　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種非諧振工作狀態(tài)光聲池。通過(guò)COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)有限元分析軟件的仿真分析，驗(yàn)證了諧振工作狀態(tài)對(duì)于調(diào)制頻率變化的敏感性，說(shuō)明了其應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的困難問(wèn)題；同時(shí)驗(yàn)證了緩沖室對(duì)于光聲信號(hào)

3、的規(guī)整作用，并且緩沖室能夠緩解一定的相干噪聲問(wèn)題。由此得出光聲池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，在保留緩沖室與確保傳聲器安裝尺寸的前提下盡量壓縮池體積，并給出光聲池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配方案。
　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)系統(tǒng)需求的微弱信號(hào)測(cè)量采集電路，該電路包含接收放大電路與采集處理與控制兩部分，針對(duì)系統(tǒng)需采集信號(hào)的低頻、微弱和范圍大三項(xiàng)難點(diǎn)，在電路中引入鎖相放大器、24位高精度Sigma-delta-ADC、超低噪聲零漂移運(yùn)放以及板間差分傳輸?shù)仍O(shè)計(jì)方案。