光声光谱法监测变压器油的数据通讯系统

　　0引言

　　光声光谱法〔’〕检测气体含t的原理为通过检测气体分子对激光光子能量的吸收来定量分析气体的浓度，如果把光源用某种声频进行调制，在一个特制的光声池中就可以通过徽型拾音器探测到与频率相同的声音信号，这就是待侧的物质光声信号。如将光声光谱法应用于变压器油中气体含量在线监测，检测灵敏度高，需要的样气极少，从而大大地减少油气分离时间，缩短了测t周期;对比傅立叶红外光谱法，除了常规的烃类气体外，还能检测氢气，且测t精度更高;无需任何载气，方便设备的维护;无需定期标定，无需预热、检测时间快;稳定性好，使用寿命长等。从这些特点看出，光声光谱法很适合应用于变压器油中溶解气体含量在线监侧系统.2003年，英国Kelman公司推出了基于光声光谱(PAS)的便携式油中气体分析仪川，此仪器可检侧多达7种气体。就灵敏度和可检测范围而言，该仪器可以取代实验室气相色谱，其指标优于现有的大多数色谱在线监测仪，部分指标甚至优于已用于现场检侧的傅立叶红外光谱仪。

　　虽然光声光谱法已得到广泛认可，但目前的光声光谱装t仅限于手持式单体设备，采用GPRS的方法设计，复杂且可靠性低，维护费用大。为实现数据采集和远程监控，设计可靠性强、维护成本低的通讯系统极为重要。本文设计一种基于LOnworks的光声光谱监测油中气体的数据通讯系统。

　　1光声光谱法监测系统原理

　　监测系统的原理框图如图1所示。

　　光声光谱在线现场监测系统由油气分离单元、气路控制单元、光声检测单元、现场监测控制单元组成。整个系统采用分布式的配置方式，从而实现对变压器故障的实时监测、实时诊断，实现对变压器故障的准确、实时预警功能。

　　油气分离单元主要实现对变压器油中溶解气体的采样功能。采用最新的真空定量脱气方法进行脱气，其脱气率高达98%，脱气时间短(30min)，解决了以往油气分离装t脱气时间长、可重复性差的缺点。

　　气路控制单元把油气分离后的样气，均匀地送到光声检测系统的光声池。

　　当把样气送人气体池后，关闭气体池阀门，激光源产生连续光谱，通过斩波器把光谱变成一定频率的脉冲信号，光辐射到气体池，气体通过吸收光脉冲，产生一定压力波，并出现声波，通过高灵敏度微音器测其强度，把信号通过前置放大、锁相放大后，用高精度A/D和高速DSP采集其数据，并储存。

　　现场监测控制单元实现对整个现场监测系统的控制和实现数据通信功能。现场的控制包括油气分离装置的样气采集控制、气路控制系统的控制、光声测量系统的气体浓度测量控制、数据通信等。