针对目前变压器油中溶解气体分析装置体积庞大、抗电磁干扰能力弱、油路复杂等问题，将光纤传感和光声光谱技术结合，设计了一种基于光纤光声传感的变压器油中溶解气体分析系统，用于检测油中溶解的微量乙炔气体。通过谱线分析优化激光波长，并设计了恒温激光驱动模块。采用两根单模光纤分别将泵浦激光和探测光传输到光声探头中，气体吸收光能产生的光声信号由法布里-珀罗干涉型悬臂梁探测，并利用设计的光谱测量和信号处理模块进行解调。实验结果表明，设计的光纤光声传感系统可有效探测出变压器油中溶解的乙炔气体的光声信号，检出限达到0.5 μL/L。

针对真空脱气法脱气效率高但气量少的特点，提出了基于微型共振光声池的高灵敏度油中溶解气体检测技术。使用真空脱气法对变压器油中溶解的乙炔气体进行脱气，结合气室体积为12.4 mL的小体积H型共振式光声池，实现对油中溶解乙炔气体浓度的高灵敏度测量。利用掺铒光纤放大器对激光功率进行放大，并分析在近红外波段乙炔、水蒸气和二氧化碳的气体吸收光谱，选择较合适的气体吸收谱线进行光声信号激发。通过实验对激光调制电流和调制频率等参数进行优化。配置不同浓度的油样对系统的性能进行测试，得到系统对乙炔油样的最低检测限为0.2 μL/L。

针对变压器油中溶解气体傅里叶红外光谱在线分析应用中, 气室与光谱仪之间气隙中气体的带来的干扰, 以及基线漂移与畸变问题, 提出一种基于双气室切换分时扫描的新型气体吸收光谱补偿方法。 在传统单气室测量的基础上, 增加一个与测量气室的结构、 尺寸等参数基本相同的背景气室, 背景气室充满氮气, 而测量气室通入待测样气, 通过工控机实现双气室的切换控制。 但是, 采用常规的吸光度计算公式处理的光谱在波数1 100~1 200 cm^-1范围存在不明吸收峰, 且存在严重的基线漂移现象, 说明该计算方法已不适用于双气室切换。 因此, 为了消除双气室间参数无法一致的不利影响, 特别是窗片的滤光特性的差异, 提出了一种适用于双气室的新型气体吸收吸光度光谱计算方法; 实验发现漂移量由近0.3降为0.005左右, 证明其可以消除不明吸收峰和基线漂移。 最后, 于陕西某变电站的变压器中, 取得油样, 经脱气处理后, 获得相应的气体样本, 分别采用常规单气室扫描方法(组别1), 提出的双气室补偿方法(组别2), 以及气相色谱法(组别3)进行实验。 结果表明, 组别1的甲烷的浓度分析结果总是大于组别2。 同时, 组别1的二氧化碳浓度总是大于组别2的二氧化碳浓度, 而造成这样分析结果的明显差异极可能是由于光谱仪与气室间气隙中空气的影响; 且从总体上看, 相比于组别1, 组别2的分析结果更接近于气相色谱法的分析结果。 综上所述, 所提出的基于双气室切换分时扫描的新型气体吸收光谱补偿方法可以有效的解决光谱基线漂移与畸变问题, 获得较为理想的光谱, 在气体分析上可以消除气室与光谱仪的间隙干扰气的影响, 获得更为准确地分析结果。

变压器发生过热或者放电故障时，绝缘油中除了溶解有C₁、C₂等特征气体外，还存在少量C₃组分气体，会对其他特征气体的检测产生干扰。通过分析气体交叉干扰产生的原因和C₁、C₂、C₃组分气体的红外吸收图谱，确定了滤光片参数并研究了滤光片带宽内的气体吸收系数，理论计算了C₃H₈和C₃H₆组分对C₁和C₂气体测量的干扰系数。搭建了基于红外热辐射光源和非共振光声池的光声光谱多组分气体分析系统。实验结果表明，C₃H₈气体对CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂四种气体的干扰系数分别为3.78%、84%、1.5%和1.6%，C₃H₆气体对CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂四种气体的干扰系数分别为2%、32%、69.6%和2.6%。该研究对于评价和指导提升光声光谱变压器油中溶解气体分析装置的技术水平具有重要意义。