基于吸收式光纤光强调制的氢气浓度检测技术的研究

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1、巴一一一一里里里鉴垫掣当鳖竺一目一摘要变压器绝缘油中氢气在线监测技术对保证高压变压器安全供电，及时发现事故隐患，减少停电检修，提高供电可靠性具有十分重要的意义。而电力系统运行设备的工作环境存在严重的电磁干扰，要准确获得所需信号非常困难，因此采集信号用的传感器性能的好坏是能否准确获取信号的关键，由于光纤传感器具有体积小、适于远距离在线测量、能在易燃及强电磁干扰环境下工作等特点，使其成为检测气体浓度的重要手段。本课题以电力系统绝缘在线监测为应用背景，变压器绝缘油中的氢气浓度检测技术为研究对象，利用光谱吸收理

2、论，对吸收式光纤氢气气体传感器进行了研究。本文在分析吸收式光纤气体传感器发展现状和现有光纤气体传感器技术特点的基础上，提出了一种基于气体吸收式的光强调制检测方法。首先进行了光路设计，根据系统对光源的要求，选择光强调制性能比较好的半导体激光器作为光源，采用光纤作为传输介质，构造了气体浓度检测系统:其次设计了半导体激光器的驱动电源，结合其独有的调制特性设计了调制光强的电路，通过对调制后的光强信号进行检测得出氢气的浓度;最后在微弱信号检测电路设计上，针对要处理的信号的特点进行分析，设计了前置放大和带通滤波电路

3、，通过锁定放大器提取与气体浓度相关的信号，最大限度的抑制噪声，提高了检测系统的信噪比。本文建立了的气体浓度检测实验系统，分别测量了浓度是l000ppm和IOOOOppm的氢气，对所得的实验数据进行分析，证明了基于气体吸收原理的光强调制检测方法的可行性。关健词光纤气体传感器;气体吸收;半导体激光器;调制技术;微弱信号检测哈尔滨工业人学工学硕卜学位论文AbstractTheon-linemonitoringtechnologyforhydrogendissolvedintransformeroilisani

4、mportantmethodtoensurethesafetyofthepowersupply.Todiscoverthehiddenaccidentintime,reducepowercutoverhaulingandimprovespowersupplyreliabilityhaveveryimportantmeanings.Andtheworkingenvironmentofoperatingtheequipmentofpowersystemexiststightlyseriouselectrom

5、agnetisminterfere，itisverydifficulttoobtainthenecessarysignalaccurately，sotheperformanceofthesensorwhichistogatherthesignalisthekeytoobtainthesignalaccurately.Opticalfibersensorcanoperatenormallyunderflammableenvironmentwithstrongelectromagnetisminterfer

6、ence.Ithasmanymeritssuchassmallvolume,easytofold,stablechemicalfunction,remoteon-linedetectionandsoon,whichmakeitbecomeimportanttoolinthefieldofgasthicknessdetection.Thisthesisbasesonelectricsystemisolationfeaturesdetectionasapplicationbackground,makesus

7、eofspectrumabsorptiontheory,studiesspecialgasHZthicknessdetectionintransformeroilandlaysthefoundationfordevelopmentofgasHZthicknessdetectionmachine.Inthispaper,thedevelopmentandpresentsituationofabso印tiontypeopticalfibergassensorswerethoroughlyreviewed.D

8、etectiontechnologyoflightstrengthmodulationbasedonabsorptionphenomenaofgaseswaspresented.Accordingtosystemrequestsforlightsource,gasdetectionsystemwassetup,employingsemiconductorlasermachineaslightsourcewhoselightstrengthm