(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 202211185395.8 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 深圳网联光仪科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市罗湖区清水河 街道清水河社区清水河一路112号智 丰大厦1座1701 (72)发明人 杨正华　乐继修　钟文波　李浩文　 (74)专利代理 机构 深圳市特讯知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44653 专利代理师 吴汗 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/3504(2014.01) (54)发明名称 基于可调谐的量子级联中红外激光的气体 检测装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于可调谐的量子级联 中红外激光的气体检测装置， 包括用于提取所述 变压器油中待测气体的脱气模块、 激光器模块、 设置于所述激光器模块的光路上的光声池、 设置 于所述光声池内的微音器， 以及与所述微音器连 接的信号处理模块， 其中， 所述脱气模块与所述 光声池通道连接。 本发明提高对变压器油中的气 体检测效率和精确度。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115452721 A 2022.12.09 CN 115452721 A 1.一种基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 所述气体检测装置与 预设 的变压器连接， 用于获取所述变压器中的变压器油； 其特征在于， 所述气体检测装置包括： 用于提取所述变压器油中待测气体的脱气模块、 激光器模块、 设置于所述激光器模块的光 路上的光声池、 设置于所述光声池内的微音器， 以及与所述微音器连接的信号处理模块， 其 中， 所述脱气模块与所述 光声池通道连接； 所述激光器模块包括可调谐的量子级联中红外激光发射器， 当所述量子级联中红外激 光发射器对所述光声池其中待测气 体进行波长扫描时， 所述待测气 体吸收所述激光并产生 机械信号； 以及， 通过所述微音器采集机械信号， 将所述机械信号转换为电信号并传输至所述信号处理 模块， 以供 所述信号处 理模块处 理得到所述待测气体对应的吸 收谱。 2.根据权利要求1所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 其特征在 于， 所述光声池包括腔 体和设置于所述激光器模块的光路上的窗口片， 其中， 所述窗口片为 硒化锌窗口玻璃。 3.根据权利要求3所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 其特征在 于， 所述微音器设置 于所述光声池的内壁且与所述窗口片相对的位置 。 4.根据权利要求1～4中任一项所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装 置， 其特征在于， 所述激光器模块包括分别与所述量子级联中红外激光发射器和用于实现 波长可调谐的微电机系统， 所述微电机系统控制所述量子级联中红外激光发射器根据预设 的波长。 5.根据权利要求5所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 其特征在 于， 所述微音器与激光器模块中微电机系统的工作频率同步， 以供所述微音器采集单个扫 描波长所对应的机 械信号。 6.根据权利要求5所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 其特征在 于， 所述信号处理模块包括与所述微音器连接的信号放大器、 数字转换器、 信号处理器和主 控制单元， 其中， 所述微电机系统与所述信号放大器通讯连接， 所述主控制单元用于控制整 个所述气体 检测装置的运行。 7.根据权利要求1～4中任意一项所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测 装置， 其特征在于， 所述脱气模块包括用于对所述变压器油进行油气分离产生待测气体的 脱气室， 连接所述脱气室与所述变压器的油体通道， 以及连接所述脱气室和所述光声池的 气体通道。 8.根据权利要求7所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 其特征在 于， 所述气体通道包括用于将所述待测气体导入所述光声池的进气通道， 和用于将所述待 测气体导出 所述光声池的排气通道。 9.根据权利要求1～4中任意一项所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测 装置， 其特 征在于， 所述脱气模块还 包括与所述处 理模块通讯连接的气体传感器。 10.根据权利要求9所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 其特征在 于， 所述气体传感器包括氢气传感器和/或一氧化 碳传感器。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115452721 A 2基于可调谐的量子级 联中红外激光的气体检测装 置 技术领域 [0001]本发明涉及 光学检测， 特别涉及基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装 置。 背景技术 [0002]对变压器进行故障诊断的相关研究当中， 主要运用的方法是对变压器油中的溶解 气体进行含量分析的气相色谱法， 这一方法有着 较高的准确性。 但受到技术本身的影响， 基 于油中的溶解气 体含量分析来进 行变压器的故障检修技术往往会使用一些载气技术， 这就 导致了设备的体积 被增大， 为后 期的变压器维护与检修带来很大的麻烦。 此外， 在相应的设 备中运用了很多的色谱柱等易消耗元器件， 这些元器件更换麻烦。 此外， 在运用傅立叶红外 光谱技术时， 因为红外光的透射原理， 检测结果易受到外界气 体的干扰下， 并发生不同程度 的折射与散射， 对检测的信号和故障气体含量之间出现线性度关系的波动， 进而造成检测 结果不够精准。 因此基于光声光谱， 对变压器油中的气体进行检测这 一方案被提出。 [0003]但传统的光声光谱法易 受周围环境震动、 噪声、 温度变化干扰， 且共振光声池的共 振频率会因光声池内部气体组份的变化产生漂移。 长期测 量时， 待测气体中的杂质和腐蚀 性气体会污染腐蚀微音器， 影响其声学特性。 传统的光声光谱法采用的光源均为红外宽带 光源， 窄带滤光片与机械斩光器的技术方案， 在实际应用上 因滤光带宽较宽， 特征气体交叉 干扰明显， 而机 械斩光带来的震动和机 械损耗， 会导 致设备测试性能逐渐下降。 发明内容 [0004]本发明要解决的技术问题在于目前对变压器油中的气体检测精确度低， 针对现有 技术的不足， 提供基于可调谐的量子级联中红外 激光的气体 检测装置 。 [0005]为了解决上述 技术问题， 本发明所采用的技 术方案如下： [0006]基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 所述包括： 用于所述变压器 油中待测气 体的脱气模块、 激光器模块、 设置于所述激光器模块的光路上的光声池、 设置于 所述光声池内的微音器， 以及与所述微音器连接的信号处理模块， 其中， 所述脱气模块与所 述光声池通道连接； [0007]所述激光器模块包括可调谐的量子级联中红外激光发射器， 当所述量子级联中红 外激光发射器对所述光声池其中待测气 体进行波长扫描时， 所述待测气 体吸收所述激光并 产生机械信号， 并通过所述微音器探测 其机械信号的强度， 将所述机械信号转换为电信号 并传输至所述信号处理模块， 同时微音器与激光器模块中微电机系统是同步的， 这样就可 以获得单个扫描波长所对应吸收强度， 以供所述信号处理模块处理得到所述待测气 体对应 的吸收谱。 [0008]所述基于可调谐的量子级联中红外 激光的气体 检测装置， 其中， 所述包括 微音器。 [0009]所述基于可调谐的量子级联中红外激光的气体检测装置， 其中， 所述光声池包括 腔体和设置 于所述激光器模块的光路上的窗口片， 其中， 所述窗口片为硒化锌窗口玻璃。说　明　书 1/5 页 3 CN 115452721 A 3