(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210504605.9 (22)申请日 2022.05.10 (71)申请人 南京客莱沃智能科技有限公司 地址 210000 江苏省南京市南京经济技 术 开发区科创路红枫科技园A3栋3层 306、 307室 (72)发明人 朱映彬　王淳　 (74)专利代理 机构 南京智慧青 蛙知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 32658 专利代理师 甘东阳 (51)Int.Cl. G01N 21/3504(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解 气体探测系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于MEMS技术的光声光 谱绝缘油溶解气体探测系统， 包括样品油取样模 块、 光源光声池选择模块、 双 级吸收增强模块、 气 体脱离模块、 气体分析模块和数据传输模块， 本 发明系统结构简单、 免维护、 无载气、 无需频繁校 准、 无辐射源， 高精度的测量结果使其能准确识 别潜在故障， 测试数据和诊断信息可及时传递， 确保设备运行的安全可靠， 实现将设备的定期维 护方式转变为实时监测和预防性检测或维修， 有 利于减少重大电力事故的发生， 采用双级吸收增 强光声光谱技术， 具有高灵敏度、 低漂移、 可以连 续在线监测的优势， 解决了传统气相色谱监测仪 需要消耗性载气、 标气， 色谱柱易老化， 不能长期 稳定运行的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115032165 A 2022.09.09 CN 115032165 A 1.一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其特征在于： 包括样品油 取样模块、 光源光声池选择模块、 双级吸收增强模块、 气体脱离模块、 气体分析模块和数据 传输模块； 探测系统通过调制的单色光源照射到密封于光声池中的样品上， 样品吸收光能， 并以 释放热能的方式退激发， 释放的热能使样品和周围介质按光的调制频率产生周期性加热， 从而导致介质产生周期性压力波动， 再通过灵敏度极高的光声光谱探测器对该压力波动进 行检测， 并通过放大 得到光声信号； 由于每种红外活性的化合物都有其特有的红外吸收光谱， 改变单色光波长则可检测到 随波长变化的光声信号， 从而实现对其进行定量分析。 2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述样品油取样模块主要获取需要探测的变压器油箱内的样品油， 而样品油的 获取需要考虑多方面的因素： 监测系统安装位置、 油箱密封性、 样品油取样量和取样时间， 在充分考虑上述因素并结合现场调研后， 选取变压器在线监测口进行取样， 且不同类型 的 变压器， 取样口位置也会有所不同； 样品油在探测分析完成后， 样品油的处 理方式为重新回入到变压器的油箱中。 3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述光源光声池选择模块， 在选择光源时， 用点调制的MEMS红外光源来代 替传统 的机械斩波器调光方式， M EMS红外光源主 要是基于微机电系统制造 工艺的红外光源器件； 在选择光声池时， 主要采用管状镀金光声气室， 使检测器与气体隔离， 减少油气对检测 器的污染， 避免流动相的噪声干扰。 4.根据权利要求3所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述光源光声池选择模块在选择MEMS红外光源时， 通过采用SR5000光谱辐射计 对MEMS红外光源进行辐射光谱分布特性测试， 用来明确MEMS红外光源的辐射光谱分布特性 和温度特性。 5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述双级吸收增强模块是指采用双级吸收增强型光声光谱技术， 使设备具有高 灵敏度以及高可靠性和稳定性； 采用双级吸收增 强结构， 将气样与光声检测器隔离， 整个气室总容积小于3ML， 且通过 第一级分析气室之后的红外能量大部分在第二级光声气室中被吸收， 油气分离后产生的气 体不接触 检测元件。 6.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述气体脱离模块主要通过将气体从油中脱离出来， 来分析油中溶解气 体成分， 再采用光声光谱法进行组分和含量的分析， 脱气方式有溶解平衡法、 薄膜真空法和机械真 空法； 采取溶解平衡和机械真空法相结合的脱气方式， 通过先加热样品油至一定温度， 保持 恒温状态下， 使用电动推拉杆反复推拉形成真空与常压交替环境， 获取脱离气体。 7.根据权利要求6所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述气体脱离模块脱离的监测气体属混合型微量气 体， 其主要成分为氢气、 一氧 化碳、 甲烷、 乙烷、 乙烯、 乙炔。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115032165 A 28.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述气体分析模块主要通过气体分析方法来对获取的脱离气体进行分析， 而气 体分析方法主要有： 气相色谱法和光声光谱分析法； 根据变压器的实 际运用情况， 因测试时间要求相对于空间要求较低， 且光声光谱法各 方面均优于气相色谱法， 选择了光声光谱法， 气路设计上采用电磁阀、 真空泵、 气室、 MEMS电 调制光源等实现自动采样进样分析。 9.根据权利要求8所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述气体分析模块在对脱离气体进行分析时， 主要采用对比实验研究， 定量分 析， 将采用对比实验， 通过收集 一定时间段内的所有测试 数据， 对数据进行分析比较 研究。 10.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统， 其 特征在于： 所述数据传输模块是指结合计算机技术和 通讯技术， 将分析得到结果信息采用 有线和无线的方式传送到控制终端。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115032165 A 3