乙炔气体作为判断变压器运行状态的一种故障气体, 其浓度的高低反映了变压器的运行状况, 因此对其浓度的探测在变压器的维护中具有重要意义。 为了准确探测变压器运行过程中产生的乙炔气体浓度, 为变压器的维护提供技术参数, 针对基于DFB激光器的共振型光声光谱技术痕量乙炔气体检测技术开展研究, 对传统的光声光谱探测系统进行改进。 根据光声光谱技术的理论可知, 光声信号的强度与入射激光的功率成正比, 所以在光声池的出射窗口采用一个平面反射镜将红外光再次反射到光声池中以增加入射光功率, 增强光声信号强度, 进一步提高了光声系统的探测灵敏度。 通过一定浓度的乙炔气体在不同调制频率和不同调制深度下光声信号强度的变化, 确定光声探测系统的最佳调制频率和最佳调制深度为767 Hz和0.3 mV。 利用不同浓度乙炔气体对系统进行标定, 然后采用最小二乘法对光声信号与气体浓度进行拟合, 二者具有很好的线性度。 通过Allan方差计算可知, 系统在平均时间达到200 s时, 能够达到最低探测极限浓度。 实验表明, 在一个大气压下, 积分时间为10 ms时, 改进后的共振型光声光谱探测系统对乙炔气体的最低探测极限浓度达到了0.3 μL·L-1。 还将小波去噪技术引入到低浓度下乙炔气体的光声信号处理中, 有效消除了低浓度气体光声信号中的噪声, 提高了信噪比。 设计的共振型光声光谱探测系统操作简单, 最低探测浓度符合国标中对变压器维护过程中对乙炔气体的探测需求, 在变压器维护领域具有广阔的应用前景。

经验模态分解(EMD)方法是一个以信号极值特征尺度为度量的时空滤波过程,它充分保留了信号本身的非线性和非平稳特征,在信号的滤波和去噪中具有较大的优势。文章在介绍EMD分解方法的基础上,结合EMD的多尺度滤波特性,提出了一种新的拉曼光谱去噪方法——EMD阈值去噪法。该方法首先对含噪的拉曼光谱信号做EMD分解,得到各阶本征模态函数(IMF),然后对高频的IMF分量用阈值法进行处理,把经过阈值处理后的高频IMF分量与低频IMF分量叠加得到重构的信号,即去噪信号。通过处理对二甲苯的拉曼光谱信号,分析了在不同噪声水平上不同去噪方法的处理效果。实验结果表明EMD阈值去噪法有效地去除了噪声,较好地保留了光谱的细节信息,与小波阈值去噪方法相比较具有自适应的优势,在拉曼光谱去噪中有很好的应用前景。