光梳光谱技术在六氟化硫分解产物检测中的应用

摘要：

随着电力系统向高压、大容量、信息技术应用等方向发展,电力设备的高效运维对于保障电力系统安全运行和经济平稳增长具有重大意义.对六氟化硫气体分解产物的检测是电气绝缘设备检漏及判断故障类型的有效手段.基于光学频率梳的双光梳光谱检测技术具有高分辨、高精度、宽光谱、高速动态等优势,有望在电力设备漏气故障检修中,为判断特征气体种类及定量分析提供可靠手段.搭建了基于两台集成掺铒光纤光梳的双光梳光谱检测装置.通过精密频率控制及精细温控,光梳重复频率抖动从18.37 Hz降低至607.72 μHz,光梳梳齿稳定度控制在10-12.装置具有长时间稳定和小型化集成的特点,对外界环境干扰免疫性强,在室外环境运行两小时,光梳的重复频率及载波包络相位信号仍能保持相位锁定,两台光梳相干性无明显劣化.在光谱检测方面,结合使用超灵敏多通气室,对CO与CO2混气进行了测量,在ms量级时间内实现了 1 540～1 590 nm波段内CO和CO2吸收峰的同时成谱检测,光谱分辨率达1 pm.分别以CO和CO2在1 585.47、1 581.946 nm和1 580.5、1 579.575 nm的特征吸收峰为例,通过洛伦兹数据拟合反演出相应分子数密度.CO和CO2的气体分子数密度的多峰测量不确定度分别为0.32％与0.24％,较单峰测量结果(2％)降低了近1个量级.该研究推进了双光梳光谱技术及系统在电力设备漏气故障特征气体非接触实时检测中的应用.传统接触式检测存在检测气体种类单一、积分时间长、难以做到长期在线实时监测的缺点,而双光梳光谱检测能够在ms量级对多组分气体的多峰非接触式同时成谱检测,在缩短检测时间的同时提高了检测精度,为电力设备漏气故障的及时排查及故障类型的诊断提供了有效途径.

关键词：光学频率梳、双光梳光谱、特征气体检测

所属期刊栏目：43

分类号：TN247(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金62035005

在线出版日期：2023-04-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：927-932