变压器油中CO2气体的检测及相关数据处理

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1、2014笠仪表技术与传感器2014第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3变压器油中CO2气体的检测及相关数据处理陈云雷，韩强(东华大学机械工程学院，上海201620)摘要：在既能准确迅速测出变压器油中CO气体浓度，又不影响其他气体测量精度的情况下，根据Beer—Lambert定理和红外吸收原理，研究并设计了一种基于红外传感器的CO2气体浓度检测器。重点介绍了该检测器结构、检测电路以及对检测结果的数据处理，并通过多次试验进行测试和校准，确保设计方案的可行性和实用性。关键词：变压器油；气体浓度；检测器；数据处理中图分类号：T

2、P212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)03—0071一o3AnalysisofCO2GasinTransformerOilandRelatedDataProcessingCHENYun—lei，HANQiang(CoHegeofMechanicalEngineering，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China)Abstract：ThenewdetectorcanmeasuretheconcentrationofCO2gasinthetransformeroilaccuratelyandrap

3、idlywithoutaf-fectingtheaccuracyofothergasmeasurement．AninfraredCO2gasconcentrationdetectorisdesigned，accordingtotheBeer—Lam—berttheoremandinfraredabsorptionprinciple．Thispaperfocusesonthestructureofthedetector，thedetectioncircuitanddataprocessingoftestresults．Moreover，toensuret

4、hefeasibilityandpracticalityofthedesign，anumberofcalibrationexperimentshavebeencarriedout．Keywords：transformeroil；gasconcentration；detector；dataprocessing0引言系服从Lamber—Beer定律，由此定律可得出射光的强度为目前，变压器油中气体主要检测H、CH、C：H、CH、，l0e一cH：、CO、CO：这7种气体，其中对CO气体的检测主要运用的式中：K为吸收系数；c为气体浓度；为气室长度；10为入射光是

5、色谱法和光学吸收法。色谱法检测CO：气体主要使用氢火强度；，为出射光强度。焰离子检测器，氢火焰离子检测器需要使用H作为载气，考虑通过上式可以得出，和CO气体浓度呈指数关系，存在着到需要检测样气中H：含量，采用此种方法需要使用两种载气，一定的非线性因数，这就要求后续的数据处理工作中要采用相气路过于复杂。而光学吸收法检测CO：气体不影响样气成分，关的数据方法来保证检测结果的准确性。而且灵敏度高、精度高、响应快、体积小、寿命长，可以实现连续2CO：检测器结构设计分析。因此，光学吸收法正成为目前CO：气体浓度测量领域发CO：检测器内部结构图1所示。展的新方向。

6、课题采用红外吸收型CO传感器，并通过分析CO浓度红外检测技术原理和方法，给出了其硬件实现的系统方案。所述的红外CO浓度检测器采用了新型脉冲调制红外光源，选用了小型气体传感器，并通过精度为14位A／D转换电路和放大电路对其产生的信号进行采集。以TMS320LF2407单片机为核心的处理系统对信号进行处理后，在上位机软件上实时地显示出图1CO2检测器内部结构精确的CO浓度值。检测器选用了PYS3228TCG2／G20红外气体传感器和1CO：检测意义及原理IRL715红外光源。PYS3228TCG2／G20红外气体传感器上有2变压器中的CO：主要来源是以纤维

7、素为主要成分的绝缘个滤光片，其中一个通道只允许CO分子能够吸收的波长为材料的老化和分解。因此，通过检测样气中CO的浓度可以确4．26Ixm的红外光通过，所以到达此通道的光强反映了CO：的定变压器的故障是否由于纤维素过热所导致。浓度；通过另外一个4．00Ixm滤光片通道的光强则反映了气室红外吸收型CO气体传感器是基于气体的吸收光谱随物内除了CO以外其他混合气体的浓度变化情况⋯。IRL715红质的不同而存在差异的原理制成的，通过检测气体对光的波长外光源发出的波长范围为从可见的光波长到4．4m，检测器的和强度的影响，便可以确定气体的体积分数。当红外光通过待气

8、室采用了一体化设计，气室总长为100mm，具有体积小、抗测气体时，气体分子对特定波长的红外光进