陳偉根 萬(wàn) 福 周 渠 趙立志 廖 超

（1.重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶 400044 2.國(guó)網(wǎng)重慶南川區(qū)供電有限責(zé)任公司 重慶 620010）

1 引言

變壓器油中溶解氣體的檢測(cè)及分析是運(yùn)行電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的最方便、最有效的方法之一，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。作為一種新型光學(xué)檢測(cè)傳感技術(shù)的光聲光譜氣體檢測(cè)，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、不消耗氣樣、檢測(cè)時(shí)間短及便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)[4]，在油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力[4-8]。

光聲光譜技術(shù)是基于光聲效應(yīng)的一種量熱光譜技術(shù)[9]，它通過(guò)測(cè)量物質(zhì)由吸收光能轉(zhuǎn)變?yōu)槁晥?chǎng)強(qiáng)度，來(lái)進(jìn)行物質(zhì)的定性定量分析。近年來(lái)，英國(guó)Kelman 公司相繼研制出基于光聲光譜技術(shù)（PAS）的在線式和便攜式油中溶解氣體分析儀，其靈敏度、檢測(cè)范圍等技術(shù)指標(biāo)基本滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的需要。然而在進(jìn)一步的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，儀器的檢測(cè)效果易受氣體壓強(qiáng)、振動(dòng)及溫度等因素的影響。深入分析氣體壓強(qiáng)對(duì)光聲光譜檢測(cè)的影響，尋找光聲光譜檢測(cè)最優(yōu)檢測(cè)壓強(qiáng)很有必要。本文基于光聲光譜技術(shù)的基本原理，在分析氣體光聲電信號(hào)的激發(fā)機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合分子平均自由行程、分子平均運(yùn)動(dòng)速率、粘滯系數(shù)及熱導(dǎo)率，從理論上推導(dǎo)出氣體壓強(qiáng)與氣體吸收系數(shù)、諧振頻率、光聲池品質(zhì)因素、池常數(shù)及氣體光聲電信號(hào)的函數(shù)關(guān)系。運(yùn)用構(gòu)建的光聲光譜測(cè)量裝置，以變壓器油中主要特征氣體C2H2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探討了上述函數(shù)關(guān)系的正確性，確定了C2H2的譜線 6 578.58cm-1的光聲光譜檢測(cè)最優(yōu)檢測(cè)壓強(qiáng)。理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步完善油中溶解氣體光聲光譜在線監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支撐。

2 氣體光聲電信號(hào)的激發(fā)機(jī)理

氣體光聲電信號(hào)的產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜的光、熱、聲、電有機(jī)結(jié)合的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，如圖1 所示，其中熱的產(chǎn)生和聲的激發(fā)是其中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)。

圖1 氣體光聲電信號(hào)的激發(fā)過(guò)程 Fig.1 The generation process of gas photoacoustic voltage signal

根據(jù)氣體分子能級(jí)躍遷理論，氣體分子受激發(fā)后的無(wú)輻射弛豫產(chǎn)生的熱功率密度用 ( ,)H tr 來(lái)表示，當(dāng)全部激發(fā)態(tài)能量通過(guò)無(wú)輻射弛豫過(guò)程回到基態(tài)時(shí)，令入射光光強(qiáng)為 ( ,)I tr ，則

式中，α=cσ 為氣體分子的吸收系數(shù)，c、σ 分別為氣體濃度和吸收截面積。

光聲池是光聲光譜檢測(cè)中的關(guān)鍵部分，在封閉的池內(nèi)，試樣氣體因吸收調(diào)制光能而產(chǎn)生的熱源會(huì)在光聲池中激發(fā)出光聲信號(hào)。光聲信號(hào)可用聲壓 ( ,)p tr 來(lái)描述，氣體中熱聲波的產(chǎn)生一般用如下數(shù)學(xué)模型來(lái)描述[9]

式中，r、γ、υ、 ( ,)H tr 分別為位移矢量、氣體絕熱系數(shù)、氣體中聲波的傳播速度和熱功率密度。

在柱坐標(biāo)系中，簡(jiǎn)正模式j(luò) 下的諧振頻率fj、振幅Aj(ω) 可表示為

式中，ωj、p*j、Vc、Qj和交疊積分分別為 簡(jiǎn)正模式j(luò) 的諧振角頻率、pj的復(fù)共軛、光聲池諧振腔的體積，模式j(luò) 的品質(zhì)因數(shù)及激光功率、光強(qiáng)分布與簡(jiǎn)正模式的耦合程度。

根據(jù)以上各式，并按照諧振式光聲池的設(shè)計(jì)原理，合理設(shè)計(jì)光聲池的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)和材料等，使光聲池工作在一個(gè)簡(jiǎn)正模式下，即保證ω=ωj的諧振條件?？傻玫皆诠饴暢刂械膔M處的聲壓為[10]

在光聲檢測(cè)中，常采用電容微音器來(lái)檢測(cè)氣體因吸收調(diào)制光能而在光聲池中形成的周期性壓力波動(dòng)，其靈敏度用S 表示，單位為mV/Pa。

綜合考慮以上各物理過(guò)程，光聲電信號(hào)SPAV可表示為

式（6）表明：光聲電信號(hào)SPAV與微音器靈敏度S，池常數(shù)Ccell，氣體的吸收系數(shù)α∑(λ)和光功率P0成正比。池常數(shù)Ccell反映出系統(tǒng)吸收光能轉(zhuǎn)化為聲能的能力。式（6）不僅是光聲電信號(hào)的激發(fā)公式，同時(shí)也是進(jìn)行氣體光聲光譜檢測(cè)的理論依據(jù)。

3 實(shí)驗(yàn)裝置及原理

基于光聲光譜技術(shù)基本原理，構(gòu)建的一種改進(jìn)型的可調(diào)諧的光聲光譜裝置，如圖2 所示。

圖2 氣體光聲光譜檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖 Fig.2 The structure of gas photoacoustic spectrum detection

該裝置采用DFB 半導(dǎo)體激光器，代替了傳統(tǒng)的CO 和CO2激光器，具有可調(diào)諧、操作簡(jiǎn)便、窄線寬、體積輕巧及價(jià)格低廉等技術(shù)特性，符合便攜式可調(diào)諧的設(shè)計(jì)要求。激光器由InGaAsP 材料制作而成，為單縱模輻射，邊模抑制比43dB、發(fā)射線寬為2MHz（相對(duì)于氣體的吸收線寬GHz 來(lái)說(shuō)，可以忽略），因而該激光器是一種理想的單色光源，其工作波長(zhǎng)可通過(guò)改變其工作溫度和注入電流進(jìn)行調(diào)諧。激光控制器為ITC502。微音器選用EK—3024，并將其開口設(shè)置與諧振腔管壁平齊，以獲得最好的檢測(cè)效果，其靈敏度為22mV/Pa。斬波器采用SR540，頻率調(diào)制范圍可達(dá)到 3.7～4kHz。鎖相放大器為SR830，其利用互相關(guān)算法來(lái)檢測(cè)提取微弱信號(hào)。真空泵為XDS—10，最大抽空能力達(dá)到37Pa。空氣增壓泵為Model—576—1，最大增壓能力達(dá)到3.3GPa。壓力傳感器為CERAVAC—CTR—100，最小測(cè)量值為1.333Pa。

4 氣體壓強(qiáng)特性的理論推導(dǎo)

4.1 氣體壓強(qiáng)與吸收系數(shù)函數(shù)關(guān)系

吸收系數(shù)是氣體紅外吸收特性的量化指標(biāo)。根據(jù)量子力學(xué)和光譜學(xué)基礎(chǔ)理論，任意溫度和氣體壓強(qiáng)下單位體積內(nèi)氣體單根吸收譜線的吸收系數(shù)可以表示為[12]

式中，α(λ)為氣體單根吸收譜線在波數(shù)λ 處的吸收系數(shù)；NL為L(zhǎng)oschmidts 數(shù)；P 為氣體壓強(qiáng)；T 為絕對(duì)溫度；g(λ)為歸一化的線型函數(shù)；S(T)為分子吸收線強(qiáng)度。

考慮氣體分子的吸收譜帶由成千上萬(wàn)條吸收譜線組成，氣體在波數(shù)λ 處的吸收系數(shù)α∑(λ)為相互重疊的n 條譜線在該波數(shù)處的作用之和，即[13]

式中，Si、gi(λ)分別為氣體分子第i 條譜線的線強(qiáng)度和線型函數(shù)。

可知吸收系數(shù)α∑(λ)與氣體壓強(qiáng)P 成正比。根據(jù)HITRAN2008 數(shù)據(jù)庫(kù)，用Voigt 線型計(jì)算出溫度296K 下，相同數(shù)量級(jí)的氣體C2H2、CH4和CO2吸收譜線的峰值吸收系數(shù)[14-16]隨氣體壓強(qiáng)變化的趨勢(shì)，如圖3 所示。當(dāng)氣體壓強(qiáng)由0.1kPa 向100kPa 變化時(shí)，氣體吸收系數(shù)隨氣體壓強(qiáng)的增大而增大，并近似服從線性增長(zhǎng)，而當(dāng)氣體壓強(qiáng)P＞100kPa 時(shí)，氣體吸收系數(shù)基本保持不變。這是因?yàn)椴煌瑲怏w壓強(qiáng)下，氣體分子吸收譜線增寬機(jī)制不同：氣體壓強(qiáng)很小（P＜0.1kPa）時(shí)，多普勒增寬起主導(dǎo)作用；氣體壓強(qiáng)較大（P＞100kPa）時(shí)，碰撞增寬占優(yōu)勢(shì)；而氣體壓強(qiáng)由0.1kPa 向100kPa 變化過(guò)程中，多普勒增寬逐漸向碰撞增寬過(guò)渡。

圖3 氣體壓強(qiáng)對(duì)氣體吸收譜線峰值吸收系數(shù)的影響 Fig.3 The influence of gas pressure on peak absorption coefficient of gas absorption line

圖4 是C2H2的吸收譜線在溫度296K，氣體壓強(qiáng)20kPa、40kPa、60kPa、80kPa 及100kPa 時(shí)的吸收系數(shù)。從圖中可以看出：隨著氣體壓強(qiáng)的升高，C2H2吸收譜線的峰值吸收系數(shù)逐漸增大，但增大的幅度越來(lái)越小。同時(shí)吸收譜線的全線寬也逐漸增大，當(dāng)氣壓增大到 80kPa 時(shí)，吸收線 6 578.58cm-1與6 579.36cm-1出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。因此，應(yīng)在氣體壓強(qiáng)低于80kPa 下進(jìn)行C2H2氣體光聲電信號(hào)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，避免C2H2的多條吸收譜線重疊（譜線重疊會(huì)導(dǎo)致氣體濃度推導(dǎo)過(guò)程繁雜甚至造成濃度測(cè)量錯(cuò)誤）。

圖4 氣體壓強(qiáng)20、40、60、80 及100kPa 下 C2H2 分子吸收譜線6 578.58cm-1 的吸收系數(shù) Fig.4 Absorption coefficients of C2H2 absorption line at 6 578.58cm-1 at the pressures of 20,40,60,80 and 100kPa

4.2 氣體壓強(qiáng)與諧振頻率的函數(shù)關(guān)系

聲波在腔體中傳輸時(shí)，通過(guò)調(diào)制光源照射頻率使其與聲波在腔室中傳播的本征頻率重合形成諧振，以實(shí)現(xiàn)光聲信號(hào)諧振放大。對(duì)于一階縱向光聲池的諧振狀態(tài)，其諧振頻率可表示為

式中，Lc是存在端部效應(yīng)下的諧振腔長(zhǎng)度。

而在氣體介質(zhì)中，聲波的傳播實(shí)質(zhì)上是氣體交替發(fā)生的膨脹和壓縮過(guò)程。對(duì)于理想氣體，由于膨脹和壓縮過(guò)程進(jìn)行得非常迅速，以致氣體中壓縮和膨脹的介質(zhì)部分來(lái)不及發(fā)生熱交換，可視為絕熱過(guò)程。理想氣體物態(tài)第二方程為[17]

式中，n 為分子數(shù)密度；k 為波爾茲曼常數(shù)。

此外聲波在氣體媒質(zhì)中傳播時(shí)，內(nèi)摩擦小到可以忽略，所以聲波在氣體媒質(zhì)中傳播過(guò)程可視為可逆絕熱過(guò)程?？紤]了上述情況后，聲速公式可表示為[17]

將式（11）代入（9）可得

由式（12）可知，理論上諧振腔諧振頻率與氣體壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，僅是溫度的函數(shù)。

4.3 氣體壓強(qiáng)對(duì)品質(zhì)因數(shù)的影響

品質(zhì)因數(shù)Q 是光聲池的一個(gè)重要參量，它反映了光聲池對(duì)聲波的諧振增強(qiáng)性能。Q 值越大，光聲池對(duì)聲波的放大作用越強(qiáng)。理論上，對(duì)于一階縱向諧振式光聲池，其品質(zhì)因數(shù)Q 主要由面損耗影響，其表達(dá)式為

式中，粘滯邊界層和熱邊界層的厚度dv、dh分別為[18]

式中，ρ=mn 為氣體密度；η 為粘滯系數(shù)；K 為熱導(dǎo)率。

通過(guò)分子粘滯現(xiàn)象的微觀定律及對(duì)應(yīng)的宏觀規(guī)律一牛頓粘滯定律比較，可推出粘滯系數(shù)η 為[19]

式中，分別為分子平均自由程和熱運(yùn)動(dòng)平均速率[17]，且

由式（10）、式（13）～式（17）可得

4.4 氣體壓強(qiáng)與池常數(shù)的函數(shù)關(guān)系

光聲池是光聲光譜檢測(cè)系統(tǒng)中的核心部分，其好壞對(duì)光聲系統(tǒng)的靈敏度起著決定作用。池常數(shù)Ccell作為光聲池的一個(gè)特性參數(shù)，表征了光聲光譜系統(tǒng)將氣體吸收的光能轉(zhuǎn)化為聲能的能力。對(duì)于一階縱向諧振光聲池，其大小與光聲池的體積、品質(zhì)因數(shù)、氣體中聲傳播速度及激光與聲壓的耦合形式等因素有關(guān)，一階縱向諧振光聲池的池常數(shù)C100[20]為

將式（11）、式（18）代入式（20）可得氣體壓強(qiáng)與池常數(shù)的函數(shù)關(guān)系為

可知理論上池常數(shù)C100與氣體壓強(qiáng)成正比。

4.5 氣體壓強(qiáng)與光聲電信號(hào)的函數(shù)關(guān)系

氣體光聲檢測(cè)技術(shù)主要是根據(jù)測(cè)得的光聲電信號(hào)對(duì)目標(biāo)氣體濃度進(jìn)行定量分析，因此光聲電信號(hào)的準(zhǔn)確性是變壓器油中溶解氣體光聲光譜檢測(cè)的關(guān)鍵所在。

將式（8）、式（21）代入式（6）可得光聲電信號(hào)與氣體壓強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系如下

式中，b 如下式所示（僅為T 的函數(shù)，與氣體壓強(qiáng)P 無(wú)關(guān)）。

由式（22）可得：理論上，光聲電信號(hào)與氣體壓強(qiáng)P1.5成線性關(guān)系。

5 氣體壓強(qiáng)特性的實(shí)驗(yàn)分析

本文以變壓器油中重要特征氣體C2H2為代表，就氣體壓強(qiáng)對(duì)光聲光譜檢測(cè)中光聲電信號(hào)的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，試驗(yàn)步驟如下：關(guān)閉出氣口，用真空泵連接入氣口進(jìn)行抽氣，直到光聲池中氣壓達(dá)到最小值（37Pa），關(guān)閉入氣口及真空泵。將配氣系統(tǒng)配置的濃度為20μL/L C2H2氣體與入氣口相連，調(diào)節(jié)入氣閥門使氣體進(jìn)入真空氣體池中，實(shí)現(xiàn)光聲池內(nèi)的氣體壓強(qiáng)在37Pa 到101kPa 范圍內(nèi)變化。關(guān)閉入氣口，將20μL/L C2H2氣體經(jīng)空氣增壓泵與入氣口相連，打開入氣口，利用空氣增壓泵將光聲池內(nèi)增壓到140kPa，關(guān)閉入氣口及空氣增壓泵，調(diào)節(jié)出氣閥門，使光聲池內(nèi)的高壓氣體流入空氣中，實(shí)現(xiàn)氣體壓強(qiáng)在140kPa 到101kPa 的變化。用恒溫箱保持光聲池內(nèi)溫度為296K，設(shè)置鎖相放大器積分時(shí)間為1s，調(diào)節(jié) DFB 激光器電流為 45.30mA，功率為13.7mW，并調(diào)節(jié)激光器溫控電阻使激光輻射波長(zhǎng)為1 520.09nm（對(duì)應(yīng)C2H2在近紅外區(qū)第一泛音帶的R（5）振動(dòng)譜線）。

（1）調(diào)節(jié)斬波器的斬波頻率使光聲信號(hào)值在相應(yīng)氣體壓強(qiáng)下達(dá)到最大，記錄此時(shí)的斬波頻率和最大光聲電信號(hào)值（為了減小測(cè)量誤差，本文采用多次測(cè)量取平均的方法來(lái)記錄數(shù)據(jù)），得到諧振頻率與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖5 所示。隨著氣體壓強(qiáng)的增大（0＜P＜80kPa），諧振頻率有明顯的變化，特別在30kPa 附近的諧振頻率與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下偏差值最大，為29Hz。這與式（12）所描述的諧振頻率與氣體壓強(qiáng)無(wú)關(guān)的結(jié)論不相符合，經(jīng)分析原因如下：低壓強(qiáng)下，面損耗引起頻率偏差；高壓強(qiáng)下，真實(shí)氣體相對(duì)于理想氣體的修正引起頻率偏差。而對(duì)于諧振頻率理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值存在差異，有聲波的 傳播速度受溫度的漂移和濕度等因素影響；計(jì)算中的聲速與實(shí)際聲速有一定的誤差；光聲池加工中結(jié)構(gòu)尺寸因測(cè)量誤差導(dǎo)致失準(zhǔn)等原因。

圖5 不同氣體壓強(qiáng)下諧振頻率 Fig.5 Resonant frequency at different gas pressure

圖6 不同氣體壓強(qiáng)下頻率全線寬 Fig.6 Frequency linewidth at different gas pressure

（3）依據(jù)不同壓強(qiáng)下光聲電信號(hào)最大值所對(duì)應(yīng)的斬波頻率f 及頻率全線寬Δf，由式（19）可得光聲池諧振腔品質(zhì)因素Q 與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖7 所示：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度為296K 下，品質(zhì)因素約為8.89，說(shuō)明在此條件下，光聲電信號(hào)放大了8.89倍，且品質(zhì)因素隨著氣體壓強(qiáng)（0＜P＜80kPa）的增大而增加，近似服從式（18）所展示的規(guī)律。而Q 的實(shí)際值低于其理論值10.05，這是因?yàn)楣饴暢貎?nèi)的拋光不夠理想和粘性邊界層dv和熱邊界層dh小于實(shí)際值等因素的影響。

圖7 不同氣體壓強(qiáng)下C2H2（20μL/L）分子的品質(zhì)因素 Fig.7 Quality factor of C2H2(20μL/L) at different gas pressure

（4）調(diào)節(jié)并保持?jǐn)夭ㄆ鞯臄夭l率為1 309Hz（由式（9）計(jì)算），記錄C2H2在不同壓強(qiáng)下光聲電信號(hào)值，利用已測(cè)的光聲電信號(hào)最大值，可得乙炔氣體光聲電信號(hào)與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系曲線，如圖8 所示：氣體壓強(qiáng)對(duì)光聲光譜檢測(cè)影響很大，C2H2光聲電信號(hào)最大值及斬波頻率1 309Hz 下的光聲電信號(hào)值，都隨氣體壓強(qiáng)升高而升高，僅在0＜P＜100kPa內(nèi)近似服從式（22）所展示的規(guī)律。而C2H2光聲電信號(hào)最大值與在1 309Hz 下的信號(hào)值并不相等，并且在30kPa 附近，兩者相差最大，約為41.2μV。

圖8 不同氣體壓強(qiáng)下的C2H2（20μL/L）氣體光聲電信號(hào) Fig.8 Gas PAV signal of C2H2（20μL/L）at different gas pressure

為了驗(yàn)證基于光聲光譜檢測(cè)平臺(tái)的變壓器油中溶解氣體乙炔檢測(cè)精度及光聲電信號(hào)的壓強(qiáng)特性，按上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)濃度為15μL/L、10μL/L、5μL/L及2μL/L 的C2H2進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，得到的光聲光譜檢測(cè)變壓器油中溶解氣體乙炔壓強(qiáng)特性與前述基本相同。C2H2（20μL/L、15μL/L、10μL/L、5μL/L 及2μL/L）光聲電信號(hào)壓強(qiáng)特性如圖9 所示。雖然實(shí)驗(yàn) 所得的壓強(qiáng)特性只在某個(gè)范圍內(nèi)與理論推導(dǎo)函數(shù)的趨勢(shì)相符，一定程度上驗(yàn)證了函數(shù)關(guān)系的正確性，但對(duì)完善光聲池的設(shè)計(jì)和油中氣體光聲光譜檢測(cè)時(shí)氣體壓強(qiáng)的選取提供了重要參考。

圖9 C2H2（20μL/L、15μL/L、10μL/L、5μL/L 及2μL/L） 氣體光聲電信號(hào)壓強(qiáng)特性 Fig.9 The pressure characteristics of gas PAV signal for C2H2（20μL/L,15μL/L,10μL/L,5μL/L and 2μL/L）

6 結(jié)論

本文從理論上推導(dǎo)了氣體壓強(qiáng)與氣體吸收系數(shù)、諧振頻率、光聲池品質(zhì)因素、池常數(shù)及氣體光聲電信號(hào)的函數(shù)關(guān)系，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析氣體壓強(qiáng)對(duì)上述各參數(shù)的影響：

（1）在溫度296K 時(shí)，氣體吸收譜線的峰值吸收系數(shù)隨著氣體壓強(qiáng)（0.1kPa＜P＜100kPa）的增大而增大，而在氣體壓強(qiáng)P＞100kPa 以后，吸收系數(shù)趨于穩(wěn)定；氣體壓強(qiáng)P 對(duì)光聲池諧振頻率影響較??；計(jì)算氣體濃度時(shí)，必須用對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)下的吸收系數(shù)來(lái)反演氣體濃度。

（2）品質(zhì)因數(shù)及池常數(shù)都隨著氣體壓強(qiáng)（0＜P＜80kPa）增大而增加，且近似與成線性關(guān)系。在光聲光譜檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意品質(zhì)因素及池常數(shù)的氣體壓強(qiáng)影響修正。

（3）當(dāng)0＜P＜75kPa 時(shí)，光聲電信號(hào)近似與氣體壓強(qiáng)P1.5成線性關(guān)系。而當(dāng)P＞75kPa 時(shí)，光聲電信號(hào)近似與氣體壓強(qiáng)成線性關(guān)系。結(jié)合當(dāng)P＞80kPa，譜線增寬會(huì)引起C2H2吸收譜線重疊，確定C2H2紅外區(qū)第一泛音帶的R(5)吸收譜線（6 578.58 cm-1）的最佳光聲檢測(cè)壓強(qiáng)為75kPa。

[1] 孔英會(huì),苑津莎,李新葉,等.基于時(shí)序特征和參數(shù)估計(jì)的變壓器故障診斷方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2008,23(12):48-54.

Kong Yinghui,Yuan Jinsha,Li Xinye,et al.A fault diagnosis method for power transformer based on temporal characteristics and parameter estimation[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2008,23(12):48-54.

[2] 李劍,孫才新,陳偉根,等.基于灰色聚類分析的充油電力變壓器絕緣故障診斷的研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2002,17(4):80-83.

Li Jian,Sun Caixin,Chen Weigen,et al.Study on fault diagnosis of insulation of oil-immersed transformer based on grey cluster theory[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2002,17(4):80-83.

[3] 李劍,孫才新,陳偉根,等.灰色聚類與模糊聚類集成診斷變壓器內(nèi)部故障的方法研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2003,23(2):112-115.

Li Jian,Sun Caixin,Chen Weigen,et al.A method of synthesis based on the grey cluster and fuzzy cluster about internal fault diagnosis of transformer[J].Proceedings of the CSEE,2003,23(2):112-115.

[4] 陳偉根,劉冰潔,周恒逸,等.變壓器油中溶解氣體光聲光譜檢測(cè)的溫度特性研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2010,25(11):64-70.

Chen Weigen,Liu Bingjie,Zhou Hengyi,et al.Study on the temperature characteristics of photoacoustic spectroscopy detection for dissolved gases in trans- former oil[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2010,25(11):64-70.

[5] 李寧,王飛,嚴(yán)建華,等.利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收 光譜技術(shù)對(duì)氣體濃度的測(cè)量[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005,25(15):121-126.

Li Ning,Wang Fei,Yan Jianhua,et al.The tunable diode laser absorption spectroscopy for gas concentra- tion measurement[J].Proceedings of the CSEE,2005,25(15):121-126.

[6] Wan J K S,Ioffe M S,Depew M C.A novel acoustic sensing system for on-line hydrogen measurements[J].Sensors and Actuators B:Chemical,1996,32(3):233-237.

[7] 彭寧云,文習(xí)山,王一,等.基于線性分類器的充油變壓器潛伏性故障診斷方法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2004,24(6):147-151.

Peng Ningyun,Wen Xishan,Wang Yi,et al.A potential fault diagnosis method based on linear classifier for oil-immersed transformer[J].Proceedings of the CSEE,2004,24(6):147-151.

[8] 云玉新,陳偉根,孫才新,等.變壓器油中甲烷氣體的光聲光譜檢測(cè)方法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,28(34):40-46.

Yun Yuxin,Chen Weigen,Sun Caixin,et al.Photoa- coustic detection of methane dissolved in transformer oil[J].Proceedings of the CSEE,2008,28(34):40-46.

[9] Pao Y H.Optacoustic spectroscopy and detection[M].New York:Academic Press,1977.

[10] Kanta P,Civis S.Application of InAsSb/InAsSbP and lead chalcogenide infrared diode lasers for photoacoustic detection in the 3.2 and 5μm region[J].Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy,2003,59(13):3063-3074.

[11] Miklos A.Application of acousic resonators in photoa- coustic trace gas analysis and metrology[J].Review of Scientific Instruments,2001,72(4):1937-1955.

[12] Fuss S P,Hamins A.Determination of Planck mean absorption coefficients for HBr,HCl and HF[J].Journal of Heat Transfer,2002,124(1):26-29.

[13] Wakatsuki K,Fuss S P,Hamins A,et al.A technique for extrapolating absorption coefficient measure- ments[C].Proceedings of the Combustion Institute 13th International Symposium on Combustion,2005:1565-1573.

[14] Rothman L S,Gordon I E,Barbe A.The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database[J].Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer,2009,110:9-10.

[15] Bernath P F.Spectra of atoms and molecules[M].Oxford:Oxford University Press,2005.

[16] Parks L.Efficient line-by-line calculation of absorption coefficients to high numerical accuracy[J].Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer,1997,57(5):631-650.

[17] 王竹溪.熱力學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2005.

[18] Jean Philippe Besson,Stéphane Schilt,Luc Thévenaz.Multi-gas sensing based on photoacoustic spectroscopy using tunable laser diodes[J].Spectrochimica Acta Part A,2004,60:3449-3456.

[19] 秦允豪.普通物理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1999.

[20] Liu F,Horowitz S,Nishida T,et al.A multiple degree of freedom electromechanical Helmholtz resonator [J].Journal of the Acoustical Society of America,2007,122(1):291-301.