四、油中溶解气体的测量。

最后给大家介绍一下变压器油中溶解气体的测量。目前，油中溶解气体的检测方法主要有气相色谱法、电子鼻法、红外光谱法和光声光谱法等，由于其原理的缺陷，气相色谱法和电子鼻法都难以实现高质量的在线检测。由此基于光学的方法应运而生，包括红外光谱法和光声光谱法，国内外都有研究机构和公司对这一类方法进行过深入研究。

傅里叶红外光谱法的基本原理如图8所示。首先光源发出一束光，利用干涉仪形成干涉光，干涉光束穿过气体样品后，利用气体分子吸收特定波长红外线的特性，比对红外线吸收图谱与标准图谱即可判断气体种类。而气体浓度则遵循比尔-朗伯定律，利用气体分子吸收强度与浓度成正比的关系，计算光谱的吸收强度即可得到

图8 傅里叶红外光谱法的基本原理

该方法的优点是：双光束干涉，对温度、湿度等因素不敏感；具有快速、高信噪比和高分辨率等特点；更重要的是可以在不破坏样品组成的情况下，连续采集对故障分析有利的全部故障特征气体，并进行实时分析处理。其缺点：一是不能够分析对称结构无极性的双原子分子，如H2，另外就是为了获取更高的灵敏度，在痕量气体检测时，需要体积庞大的气池才能够实现，不利于实现便携；该方法还存在的问题就是标准图谱的获得需要有可靠的方法，需要制定一个标准来规范其在油中溶解气体分析中的应用。综上所述，红外光谱法还需要进一步的发展才能满足现场要求。

另外一种油中溶解气体的测量方法是光声光谱法，如图9所示。其原理是红外光源发出的光经过透镜汇聚后，利用斩波器产生频率变化的光，不同频率的光经过滤光片进入光声池，光声池当中的气体分子接触到不同特征频率的光之后就会发生辐射或者非辐射的跃迁，当发生非辐射跃迁时，气体分子吸收的能量将转化为动能，进而引起温度升高，从而在光声池中产生声波，最后利用相应的检测设备将该声音信号检测出来。由于斩波器得到的调制频率就是光声池中辐射的声音频率，因此检测的就是该频率对应的声音信号。

图9光声光谱法的基本原理

光声光谱法检测的是气体吸收光能的大小，不是光强的大小，因此对于散射等干扰不敏感，抗干扰能力强；在对弱吸收以及低体积分数气体的检测中，由于不需要与入射光强进行比较，因而仍然可以获得很高的灵敏度；此外因不消耗气样，因而检测时间短，便于现场检测，长期稳定性也较好。目前，该方法需要继续研究的是在线检测数据和离线检测数据的一致性问题，以及如何利用在线检测结果进行准确分析的问题。目前从现场光声光谱法的运行效果来看，该套测量装置整体的性能尚可，是一种比较有前途的检测方法。

作者简介：钱政，北京航空航天大学教授。中国仪器仪表学会传感器分会理事、中国仪器仪表行业协会传感器分会理事。

2000年博士毕业于西安交通大学电气工程学院电气工程专业，2002年9月从清华大学电工学科博士后流动站出站。现为北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院本科教学副院长，测试计量技术及仪器专业博士生导师。

承担《信号与测试技术》、《智能化传感技术》、《误差分析与数据处理》等课程的教学工作。主编《测试误差分析与数据处理》教材一部，参编《现代电气检测技术》、《智能化传感技术与系统》、《传感器接口与检测仪器电路》教材，从事现代电气检测技术和智能化传感技术的研究工作。

参加过国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金项目及航空基金项目等多项科研项目。目前主持北京市自然科学基金项目及多项横向合作项目。

获省部级科技奖励2项。在国内外期刊及会议上发表学术论文70余篇，其中SCI、EI、ISTP三大检索系统检索30余篇。