本發(fā)明涉及一種測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的裝置及基于該裝置的二氧化碳濃度測量方法，屬于光電技術(shù)檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
六氟化硫(六氟化硫)具有優(yōu)良的絕緣滅弧性能和理化特性，作為絕緣介質(zhì)既可以減小設(shè)備尺寸，又能提高絕緣強(qiáng)度，伴隨著城市用地的日益緊張，廣泛應(yīng)用于組合絕緣電器(gis)、斷路器(gcb)、變壓器(git)、電纜(gic)、輸電管道(gil)等輸配電設(shè)備中。
純凈的六氟化硫是無色、無毒、無味、不燃的惰性氣體，在溫度為150℃及以下時(shí)不易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，正常運(yùn)行時(shí)分解產(chǎn)物極少或不分解。當(dāng)六氟化硫設(shè)備中發(fā)生絕緣隱患或故障時(shí)，無論是局部、電暈、火花或是電弧放電，都必然會(huì)引起能量釋放，這些能量會(huì)使六氟化硫氣體發(fā)生分解反應(yīng)，生成h2s、二氧化碳、so2、hf、sof2等多種低氟硫化物。六氟化硫分解組分會(huì)加速gis內(nèi)絕緣的老化和金屬材料表面的腐蝕，加重局部放電程度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致gis發(fā)生突發(fā)性絕緣故障。因此對六氟化硫濃度的測量是必須的。
目前國內(nèi)外均有大量商業(yè)化的六氟化硫檢測器，歸納起來主要有4種測量方法：
高壓擊穿法、色譜法、離子移動(dòng)度計(jì)和紅外光吸收譜法。
高壓擊穿法主要是根據(jù)待測六氟化硫擊穿電壓的變化來進(jìn)行定性測量，并不能定量給出六氟化硫氣體濃度，而且不能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。
色譜法：色譜法被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜組分的分離與鑒定。一般由真空系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、檢測器和計(jì)算機(jī)控制等部分組成。優(yōu)點(diǎn)是測量精度和靈敏度較高。缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，且不能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。
離子移動(dòng)度計(jì)法：它是通過對設(shè)備中六氟化硫氣體總體雜質(zhì)含量的測定，來范瑩設(shè)備中六氟化硫氣體的優(yōu)劣程度。優(yōu)點(diǎn)：測量成分多，精度較高。缺點(diǎn)：易受實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件影響，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有測量二氧化碳?xì)怏w濃度的方法不能同時(shí)滿足測量精度高和測量設(shè)備成本低，并且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測的問題，提供了一種測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的裝置及基于該裝置的二氧化碳濃度測量方法。
本發(fā)明所述測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的裝置，該測量裝置包括激光器、第一聚光鏡、樣品池、第二聚光鏡和光譜儀，激光器發(fā)出的激光經(jīng)過第一聚光鏡透射至樣品池中，樣品池將激光輸送至第二聚光鏡上，第二聚光鏡將激光輸送至光譜儀的入射狹縫中；
光譜儀的入射狹縫位于第二聚光鏡的焦點(diǎn)處；
樣品池用于填充待測氣體二氧化碳。
本發(fā)明所述測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的裝置的二氧化碳濃度測量方法，該方法的具體過程為：
步驟1、在樣品池中充入大氣，打開4841cm-1的激光器，通過光譜儀獲得大氣的光譜i0(λ)；
步驟2、在樣品池中充入待測六氟化硫分解氣體二氧化碳，通過光譜儀獲得六氟化硫分解氣體二氧化碳的光譜i(λ)；
步驟3、利用比爾定律獲得待測六氟化硫分解氣體二氧化碳的濃度n。
本發(fā)明所述的測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的方法，首先獲得大氣的光譜和六氟化硫分解氣體的光譜，然后依據(jù)比爾定律最終獲得待測二氧化碳?xì)怏w濃度，該方法采用了中紅外激光作為光源，探尋了中紅外測量二氧化碳?xì)怏w濃度的方法。本發(fā)明易于實(shí)際應(yīng)用、裝置簡單、數(shù)據(jù)處理過程簡單、測量精度高，并且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測。本發(fā)明所述的測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的方法，適用于對六氟化硫分解氣體中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行濃度測量。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所述測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的裝置，該測量裝置包括激光器1、第一聚光鏡2、樣品池3、第二聚光鏡4和光譜儀5，激光器1發(fā)出的激光經(jīng)過第一聚光鏡2透射至樣品池3中，樣品池3將激光輸送至第二聚光鏡4上，第二聚光鏡4將激光輸送至光譜儀5的入射狹縫中；
光譜儀5的入射狹縫位于第二聚光鏡4的焦點(diǎn)處；
樣品池3用于填充待測氣體二氧化碳。
本實(shí)施方式中，光譜儀5的入射狹縫位于第二聚光鏡4的焦點(diǎn)處，能夠保證最強(qiáng)光入射至光譜儀5。
具體實(shí)施方式二：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，所述激光器1為4841cm-1激光器。
具體實(shí)施方式三：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，第一聚光鏡2和第二聚光鏡4均為石英透鏡。
具體實(shí)施方式四：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一或三作進(jìn)一步說明，激光器1發(fā)出的激光經(jīng)過第一聚光鏡2的透射后，獲得的輸出光為平行光。
本實(shí)施方式中，激光器1發(fā)出的激光經(jīng)過第一聚光鏡2的透射后，獲得的輸出光為平行光，因此，第一聚光鏡2和樣品池3之間的距離能夠適當(dāng)調(diào)節(jié)，而對檢測結(jié)果無影響。
具體實(shí)施方式五：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，所述樣品池3為兩端密封的圓筒結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式六：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式五作進(jìn)一步說明，樣品池3兩端采用透光材料進(jìn)行密封。
具體實(shí)施方式七：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一或五或六作進(jìn)一步說明，樣品池3內(nèi)徑為30mm，長度為40mm。
具體實(shí)施方式八：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于測量六氟化硫分解氣體中二氧化碳濃度的裝置的二氧化碳濃度測量方法，該方法的具體過程為：
步驟1、在樣品池3中充入大氣，打開4841cm-1的激光器1，通過光譜儀5獲得大氣的光譜i0(λ)；
步驟2、在樣品池3中充入待測六氟化硫分解氣體二氧化碳，通過光譜儀5獲得六氟化硫分解氣體二氧化碳的光譜i(λ)；
步驟3、利用比爾定律獲得待測六氟化硫分解氣體二氧化碳的濃度n。
具體實(shí)施方式九：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式八作進(jìn)一步說明，步驟3所述獲取分解氣體二氧化碳的濃度的具體方法為：根據(jù)洛倫茲線型擬合獲得待測分解氣體二氧化碳的濃度n：
i(λ)＝i0(λ)eσn；
其中，σ為待測分解氣體二氧化碳在4841cm-1激光下的吸收截面。