
1.1 光谱法检测SF6电气设备中特征组分相关物质简介
1.1.1 光谱法检测SF6电气设备中特征组分相关物质现状
(1)紫外光谱国内外研究现状
国外:早在1964年,有学者就对SO2在紫外光谱段的吸收度进行了研究,发现SO2在紫外波段有很好的吸收;1980年在研究大气污染物(SO2、NO2等)时,用紫外光谱法进行研究,对SO2与NO2混合物的检测浓度下限可以达到ng/L。
国内:1953年,有学者提出用分光光度法对有机物质进行鉴定并测定含量,在1965年,用紫外分光光度法对微量汞进行了测量;1974年有学者首次提出SO2紫外吸收光度测定法,实现了SO2的快速、准确、灵敏的测定;2007年,有学者用差分吸收面积拟合法代替最小二乘法,用于环境监测,从而避免了光谱不同分辨率,光谱漂移、拉伸或压缩等因素对测量结果造成的误差;2009年,有学者分析了用紫外差分吸收光谱监测SO2、NO2、NH3等气体浓度时的准周期特性,提出应用傅里叶滤波算法,有效地减少了重叠差分吸收光谱对反演结果的影响;2012年,有学者开展了针对SO2、NO和NO2三种气体的吸收光谱分析和在线监测方法研究,量程漂移和测量误差都在1%之内。
目前国内外对紫外光谱法的研究多集中于大气污染物或烟气分析等方面,将其应用于SF6分解组分定量检测的研究的相关报道较少。
(2)红外光谱研究现状
中红外区段早在1800年就被发现,受当时光谱仪性能和信息提取技术条件的限制,红外技术并没有得到广泛的应用。随着计算机技术的高度发展和化学计量学科的诞生,中红外与之结合并产生了现代中红外光谱分析技术。近年来,尤其是近10年,中红外在仪器、软件和应用技术上获得了高度发展,以高效、快速的特点异军突起,曾被誉为分析巨人。与传统分析方法相比,中红外光谱仪具有耗量少,耗时短,不消耗任何试剂、标准物质和设备零件,极为经济等优点。
国外:20世纪80年代FTIR(傅里叶变换红外光谱)在气体检测方面大量应用,并开始使用基质隔离FTIR,提出用红外来监测空气质量。1985年,已经实现了用InGaAs材料LED作为光源去对准甲烷在1665.4nm处的谐波吸收峰,采用同样的系统,由于1665.4nm处的谐波吸收峰吸收强度较1331.2nm处大一倍,因此系统最小探测灵敏度提高了一倍。1988年,用1.33μm的InGaAsP多模激光器测量甲烷气体浓度,采用波长差分吸收法,室温下测量的最小灵敏度可达1000ppm(1ppm=10-6μL/L)。1998年,则有学者研制了一套利用空分复用方式工作的多点光纤气体传感系统,相当于多套光纤气体传感系统共享一个光源。CS2在200nm附近存在明显的吸收峰,且具有丰富的窄带信息,适合使用紫外吸收光谱法对其进行检测。
国内:20世纪70年代,我国开始从国外引进傅里叶变换红外光谱仪,20世纪80年代开始大量引进,现在已经开始自己生产。红外吸收技术被大量地应用于未知物质的鉴定,主要涉足生物医学、化工、石油等行业,近年来开始涉足大气污染物和汽车尾气监测,主要用于大气污染状况的评估、瓦斯监测、SF6分解产物的组分分析等领域。
国内关于SF6分解产物的研究起步较晚,20世纪90年代,有学者对SF6放电分解产物进行了初步定性研究,设计了SF6放电分解模拟装置并用气相色谱法对SF6放电分解产物进行了研究,得出SF6放电分解产物有SO2和SOF2等产物。有学者通过比较SF6在局部放电下的众多分解产物,综合考虑分解产物的稳定性、易检测性及对绝缘缺陷表征的有效性,选取SO2、SO2F2、SOF2、CF4和CO2等组分作为SF6在PD(局部放电)下的特征分解组分,建立了PD识别的决策树,取得了良好的识别效果。在此基础上,进一步开展了SF6特征分解组分的红外光谱和紫外光谱检测研究,取得了一系列研究成果。