本發(fā)明涉及一種sf6氣體檢測器及檢測方法、工作方法。
背景技術(shù)：
：六氟化硫(sf6)是具有卓越的電絕緣性和滅弧特性的氣體。所述的低濃度的六氟化硫指的是濃度在0~3000ppm范圍內(nèi)的六氟化硫。在電力工業(yè)中，sf6廣泛應(yīng)用于電導(dǎo)設(shè)備系列，如電源開關(guān)、封閉式電容器組、變壓器等。運(yùn)行中，sf6氣體的泄漏不可避免，當(dāng)有大電流開斷時，由于強(qiáng)烈的電弧放電會在泄漏現(xiàn)場中產(chǎn)生一些含硫的低氟化物。這些物質(zhì)反應(yīng)能力較強(qiáng)，當(dāng)有水和氧氣時又會與電極材料、水分子進(jìn)一步反應(yīng)，從而分解產(chǎn)生有毒或劇毒氣體。這些有毒氣體主要損害人體的呼吸系統(tǒng)，中毒后會出現(xiàn)類似于感冒、皮膚過敏、惡心嘔吐、疲勞等不良反應(yīng)，吸入劑量大時，會出現(xiàn)更加嚴(yán)重的后果。因此，在電導(dǎo)設(shè)備系列中需要對sf6的含量進(jìn)行檢測顯得十分重要。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種sf6氣體檢測器，以通過理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種sf6氣體檢測器，包括：處理器模塊和超聲波傳感器組件；其中所述超聲波傳感器組件包括用于檢測sf6氣體濃度的檢測通道，位于檢測通道兩端的超聲波發(fā)送端和超聲波接收端；所述處理器模塊適于計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度。進(jìn)一步，計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，即所述處理器模塊適于計(jì)算出超聲波經(jīng)檢測通道衰減后的理論聲壓值，并控制超聲波發(fā)送端產(chǎn)生相應(yīng)頻率的超聲波，且通過超聲波接收端檢測超聲波經(jīng)過檢測通道衰減后的實(shí)測聲壓值，進(jìn)而計(jì)算所述聲壓比值；以及通過聲壓比值對應(yīng)的sf6濃度得出sf6氣體的實(shí)際濃度。進(jìn)一步，所述處理器模塊還連接有測溫模塊，以通過測溫模塊獲得環(huán)境溫度，并建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型；通過該環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型控制處理器模塊改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。進(jìn)一步，所述超聲波的頻率范圍為39-41khz，即所述環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型如下表所示：環(huán)境溫度頻率40℃39.6khz35℃39.7khz30℃39.8khz25℃40khz20℃40.15khz15℃40.25khz10℃40.4khz5℃40.5khz0℃40.6khz-5℃40.7khz-10℃40.8khz-15℃40.9khz又一方面，本發(fā)明還提供了一種用于sf6氣體檢測器的單通道聲波衰減檢測檢測方法。所述單通道聲波衰減檢測檢測方法包括：計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度。進(jìn)一步，計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，即計(jì)算出超聲波經(jīng)檢測通道衰減后的理論聲壓值，并控制產(chǎn)生相應(yīng)頻率的超聲波，且通過檢測超聲波經(jīng)過檢測通道衰減后的實(shí)測聲壓值，進(jìn)而計(jì)算所述聲壓比值；以及計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度，即通過聲壓比值對應(yīng)的sf6濃度得出sf6氣體的實(shí)際濃度。第三方面，本發(fā)明還提供了一種用于sf6氣體檢測器的溫度/頻率補(bǔ)償方法。所述溫度/頻率補(bǔ)償方法包括：檢測環(huán)境溫度，并建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型，且通過該環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型控制處理器模塊改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。進(jìn)一步，所述可調(diào)方波的頻率范圍為39-41khz，即所述環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型如下表所示：環(huán)境溫度頻率40℃39.6khz35℃39.7khz30℃39.8khz25℃40khz20℃40.15khz15℃40.25khz10℃40.4khz5℃40.5khz0℃40.6khz-5℃40.7khz-10℃40.8khz-15℃40.9khz第四方面，本發(fā)明還提供了一種sf6氣體檢測器的工作方法，以通過理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度。所述sf6氣體檢測器的工作方法，包括：通過單通道聲波衰減檢測檢測方法檢測sf6氣體的實(shí)際濃度；以及通過溫度/頻率補(bǔ)償方法，改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。進(jìn)一步，通過單通道聲波衰減檢測檢測方法檢測sf6氣體的實(shí)際濃度的方法包括：計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度；其中計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，即計(jì)算出超聲波經(jīng)檢測通道衰減后的理論聲壓值，并控制產(chǎn)生相應(yīng)頻率的超聲波，且通過檢測超聲波經(jīng)過檢測通道衰減后的實(shí)測聲壓值，進(jìn)而計(jì)算所述聲壓比值；以及計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度，即通過聲壓比值對應(yīng)的sf6濃度得出sf6氣體的實(shí)際濃度；通過溫度/頻率補(bǔ)償方法，改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒òǎ簷z測環(huán)境溫度，并建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型，且通過該環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型控制處理器模塊改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償；其中所述超聲波的頻率范圍為39-41khz，即所述環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型如下表所示：環(huán)境溫度頻率40℃39.6khz35℃39.7khz30℃39.8khz25℃40khz20℃40.15khz15℃40.25khz10℃40.4khz5℃40.5khz0℃40.6khz-5℃40.7khz-10℃40.8khz-15℃40.9khz本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的sf6氣體檢測器計(jì)算出聲波經(jīng)空氣中的檢測通道衰減后的聲壓值作為參考值，并實(shí)測聲波經(jīng)檢測通道衰減后的聲壓值，用兩者的比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，計(jì)算相應(yīng)的sf6濃度，進(jìn)而克服了電化學(xué)、紅外光譜等方案帶來的技術(shù)問題，通過超聲波在降低檢測成本的同時，提供了檢測精度。附圖說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的sf6氣體檢測器的原理框圖；圖2是本發(fā)明的sf6濃度與聲壓比值仿真關(guān)系圖；圖3是本發(fā)明的環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型對應(yīng)的曲線圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。實(shí)施例1具體的，六氟化硫的檢測目前應(yīng)用較多，原理主要有電化學(xué)、紅外光譜等原理。而電化學(xué)原理檢測sf6氣體主要弊端是誤報，目前沒有一種電化學(xué)原理的傳感器專門測試sf6，所以存在氣體干擾影響電化學(xué)傳感器的測試精度，出現(xiàn)誤報等現(xiàn)象，而紅外光譜原理的傳感器價格昂貴，無法大范圍普及，且對濕度比較敏感，高濕環(huán)境下也易產(chǎn)生誤報。而超聲波檢測法就性價比高，不易受其他氣體影響，檢測精度高。因此本sf6氣體檢測器基于聲波衰減，采用無需參比通道的單通道聲波衰減檢測方案。如圖1所示，本實(shí)施例1提供了一種sf6氣體檢測器，包括：處理器模塊和超聲波傳感器組件；其中所述超聲波傳感器組件包括用于檢測sf6氣體濃度的檢測通道，位于檢測通道兩端的超聲波發(fā)送端和超聲波接收端；所述處理器模塊適于計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度。具體的，所述處理器模塊例如但不限于采用mcu單元，且包括集成12位ad轉(zhuǎn)換功能的32微處理器；所述32微處理器適于輸出一可調(diào)方波以通過驅(qū)動電路驅(qū)動超聲波發(fā)送端t；超聲波接收端r通過檢波器連接模擬濾波器，將采集的實(shí)測聲壓值輸入至12位ad轉(zhuǎn)換中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所述超聲波傳感器組件中檢測通道的長度例如但不限于94mm的距離，且其采樣腔表面開孔與外界環(huán)境連通，即時刻保持與周圍環(huán)境一致.作為一種可選的實(shí)施方式，所述mcu單元還通過rs485通訊模塊將采集的sf6氣體的實(shí)際濃度發(fā)送至上位機(jī)，和/或接受上位機(jī)設(shè)制采集周期和采樣靈敏度。進(jìn)一步，所述sf6氣體檢測器采用全隔離dc/dc供電，經(jīng)過濾波可以提供穩(wěn)定純凈的電源。如圖2所示，當(dāng)檢測通道長度固定時，sf6濃度的變化引起了理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值的顯著變化，并且在所取濃度范圍內(nèi)兩者電壓比值隨著sf6濃度的增大而近似線性增長，證明采用通過計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度是可行的；具體的，計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，即所述處理器模塊適于計(jì)算出超聲波經(jīng)檢測通道衰減后的理論聲壓值，并控制超聲波發(fā)送端產(chǎn)生相應(yīng)頻率的超聲波，且通過超聲波接收端檢測超聲波經(jīng)過檢測通道衰減后的實(shí)測聲壓值，進(jìn)而計(jì)算所述聲壓比值；以及通過聲壓比值對應(yīng)的sf6濃度得出sf6氣體的實(shí)際濃度。如圖3所示，具體的，所述處理器模塊還連接有測溫模塊，以通過測溫模塊獲得環(huán)境溫度，并建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型；通過該環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型控制處理器模塊改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。目前超聲波傳感器受到溫度的影響非常大，聲波經(jīng)空氣中的檢測通道衰減后的聲壓值作為的參考值，在溫度范圍-15℃至40℃的區(qū)間內(nèi)，聲壓值變化較大，作為比較重要衡量精度的參考值，任何的一點(diǎn)波動對于sf6氣體的檢測精度都是影響非常大的，對于sf6氣體的檢測精度是不可接受的，鑒于此，本sf6氣體檢測器從超聲波的原理上分析發(fā)現(xiàn)，超聲波傳感器在不同溫度環(huán)境中，超聲波傳感器的頻率發(fā)生了偏移，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)得出超聲波傳感器與溫度變化的曲線，建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型。所述超聲波的頻率范圍為39-41khz，即所述環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型如下表所示：環(huán)境溫度頻率40℃39.6khz35℃39.7khz30℃39.8khz25℃40khz20℃40.15khz15℃40.25khz10℃40.4khz5℃40.5khz0℃40.6khz-5℃40.7khz-10℃40.8khz-15℃40.9khz根據(jù)測溫模塊探知環(huán)境溫度，所述處理器模塊改變超聲波的頻率，例如外界溫度為25℃時，超聲波的頻率為40khz。經(jīng)過溫度對應(yīng)頻率補(bǔ)償后的sf6氣體檢測器，具有使用環(huán)境范圍寬，測量精度高的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選的，所述sf6氣體檢測器還適于采用間歇行性工作方式，以及通過采取溫度與頻率自動補(bǔ)償措施，實(shí)現(xiàn)工作穩(wěn)定、壽命長、測量精度高的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例2在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，本實(shí)施例2提供了一種用于sf6氣體檢測器的單通道聲波衰減檢測檢測方法。所述單通道聲波衰減檢測檢測方法，即計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度。計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，即計(jì)算出超聲波經(jīng)檢測通道衰減后的理論聲壓值，并控制產(chǎn)生相應(yīng)頻率的超聲波，且通過檢測超聲波經(jīng)過檢測通道衰減后的實(shí)測聲壓值，進(jìn)而計(jì)算所述聲壓比值；以及計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度，即通過聲壓比值對應(yīng)的sf6濃度得出sf6氣體的實(shí)際濃度。關(guān)于單通道聲波衰減檢測檢測方法的具體實(shí)現(xiàn)方式，詳見實(shí)施例1中關(guān)于計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度的描述。實(shí)施例3在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，本實(shí)施例3還提供了一種用于sf6氣體檢測器的溫度/頻率補(bǔ)償方法。所述溫度/頻率補(bǔ)償方法，即檢測環(huán)境溫度，并建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型，且通過該環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型控制處理器模塊改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。所述可調(diào)方波的頻率范圍為39-41khz，即所述環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型如下表所示：環(huán)境溫度頻率40℃39.6khz35℃39.7khz30℃39.8khz25℃40khz20℃40.15khz15℃40.25khz10℃40.4khz5℃40.5khz0℃40.6khz-5℃40.7khz-10℃40.8khz-15℃40.9khz關(guān)于溫度/頻率補(bǔ)償方法的具體實(shí)現(xiàn)方式，詳見實(shí)施例1中關(guān)于檢測環(huán)境溫度，并建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型，且通過該環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型控制處理器模塊改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)拿枋觥?shí)施例4在實(shí)施例1至3基礎(chǔ)上，本實(shí)施例4提供了一種sf6氣體檢測器的工作方法，包括：通過單通道聲波衰減檢測檢測方法檢測sf6氣體的實(shí)際濃度；以及通過溫度/頻率補(bǔ)償方法，改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。具體的，通過單通道聲波衰減檢測檢測方法檢測sf6氣體的實(shí)際濃度的方法包括：計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，且將該聲壓比值作為sf6濃度的表征參數(shù)，以計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度；其中計(jì)算理論聲壓值與實(shí)測聲壓值的聲壓比值，即計(jì)算出超聲波經(jīng)檢測通道衰減后的理論聲壓值，并控制產(chǎn)生相應(yīng)頻率的超聲波，且通過檢測超聲波經(jīng)過檢測通道衰減后的實(shí)測聲壓值，進(jìn)而計(jì)算所述聲壓比值；以及計(jì)算出sf6氣體的實(shí)際濃度，即通過聲壓比值對應(yīng)的sf6濃度得出sf6氣體的實(shí)際濃度。通過溫度/頻率補(bǔ)償方法，改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒òǎ簷z測環(huán)境溫度，并建立環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型，且通過該環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型控制處理器模塊改變超聲波的頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償；其中所述超聲波的頻率范圍為39-41khz，即所述環(huán)境溫度與頻率關(guān)聯(lián)模型如下表所示：環(huán)境溫度頻率40℃39.6khz35℃39.7khz30℃39.8khz25℃40khz20℃40.15khz15℃40.25khz10℃40.4khz5℃40.5khz0℃40.6khz-5℃40.7khz-10℃40.8khz-15℃40.9khz根據(jù)測溫模塊探知環(huán)境溫度，所述處理器模塊改變超聲波的頻率，例如外界溫度為25℃時，超聲波的頻率為40khz。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。當(dāng)前第1頁12