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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：一种气体绝缘设备内分解产物和气压双参量同时测量的光纤传感方法，通过同时检测F‑P干涉仪的动态光程差和平均光程差来实现分解产物浓度和气压的双参量测量；通过实时感知气体绝缘设备内部的气压变化，调节激发光源的调制深度以增强光声信号的幅度，通过气压补偿修正，提高分解产物的检测精度。本发明在没有额外增加电学式气压传感器的情况下，实现了气压的实时监测。另外，根据F‑P干涉仪的平均光程差计算的气压值对激发光源的调制深度进行调节，并将信号值乘以气压敏感系数，进而实现气压补偿。所提出的光纤传感方法具有不带电、抗电磁干扰的先天优势。本发明为基于光纤传感的高精度气体浓度和气压的同时测量提供了一种极具竞争力的技术方案。

主权项：1.一种气体绝缘设备内分解产物和气压双参量同时测量的光纤传感方法，其特征在于，该光纤传感方法通过同时检测F-P干涉仪的动态光程差和平均光程差来实现分解产物浓度和气压的双参量测量；通过实时感知气体绝缘设备内部的气压变化，调节激发光源的调制深度以增强光声信号的幅度，通过气压补偿修正，提高分解产物的检测精度；具体步骤如下：步骤S1，获得F-P干涉仪的平均光程差：利用基于白光干涉的光谱解调方法对F-P干涉仪的平均光程差进行解调；F-P干涉仪的平均光程差l0通过式1计算，式1为光纤F-P悬臂梁的干涉光谱Ik：Ik＝2I0k[1+ηcos2l0+Δlπk+π]1式中，I0k和k分别为探测光的强度和波数，η为干涉强度的对比度；步骤S2，计算气体绝缘设备内部气压：通过步骤S1获得的F-P干涉仪的平均光程差计算气体绝缘设备内部的实时气压；气压是通过F-P干涉仪的平均光程差计算得到的，气压的变化会改变气体的折射率，进而改变F-P干涉仪的平均光程差；F-P干涉仪的平均光程差与气压之间的关系表示为：l0＝2nph2式中，h是悬臂梁和光纤端面之间的距离，np是与气压有关的气体折射率；步骤S3，调节激发光源的调制深度：根据步骤S2计算的实时气压，调节激发光源的调制深度；气压的升高会使得谱线的宽度展宽，在进行信号测量时要根据气压值去相应的调节激发光源的调制深度，以增强光声信号的幅度；调制深度Δv与谱线宽度ΔvL之间的关系被表示为：Δv＝m·ΔvL3式中，m为无量纲调制系数；步骤S4，获得F-P干涉仪的动态光程差：利用基于白光干涉的光谱解调方法解调F-P干涉仪的动态光程差，即光声信号；对于F-P干涉仪的动态光程差Δl，通过式1进行计算；步骤S5，对光声信号进行气压补偿：根据步骤S2计算的气压，将信号值乘以气压敏感系数，实现气压补偿；光声信号的强度会随着气压的变化发生改变，通过激发的光声信号与探测悬臂梁的灵敏度之间的气压补偿实现高灵敏度的气体检测；在高气压环境下，激发光声信号得到增强，补偿了悬臂梁灵敏度的损失；通过将光声信号值乘以气压敏感系数实现气压补偿；步骤S6，计算待测气体的浓度：根据步骤S5获得的补偿后的光声信号计算待测气体的浓度。

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