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原文传递一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置及方法

专利名称：	一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置及方法
摘要：	一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置及方法，所述装置包括阻尼隔振光学平台(1)、激光器(5)、光路系统(4)、相机(6)、物镜(7)、可调载物台(9)、比色皿(8)、光谱仪(3)、CCD(2)与计算机(10)，激光由激光器(5)发出，通过光路系统(4)经物镜(7)聚焦到样品上，配合相机(6)观察聚焦情况；聚焦时通过可调载物台(9)调节样品与物镜(7)的距离，将激光聚焦到由比色皿(8)装盛的待测样品中，激发样品稳定的拉曼散射信号；样品的拉曼散射光通过光路系统(4)被光谱仪(3)与CCD(2)采集，再传入到计算机(10)进行显示、分析、存储。该诊断装置和方法适合变压器油纸绝缘老化监测的原位检测新方法，提升了变压器油纸绝缘老化在线监测水平。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	陈伟根;谭亚雄;王飞鹏;周湶;万福;李剑;杨定坤;史海洋;周永阔;王有元;杜林;黄正勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910300861.4
公开号：	CN110031443A
代理机构：	北京智绘未来专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	张红莲;郭红燕
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街127号
主权项：	1.一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述装置包括阻尼隔振光学平台(1)、激光器(5)、光路系统(4)、相机(6)、物镜(7)、可调载物台(9)、比色皿(8)、光谱仪(3)、CCD(2)与计算机(10)，激光由激光器(5)发出，通过光路系统(4)经物镜(7)聚焦到样品上，配合相机(6)观察聚焦情况；聚焦时通过可调载物台(9)调节样品与物镜(7)的距离，将激光聚焦到由比色皿(8)装盛的待测样品中，激发样品稳定的拉曼散射信号；样品的拉曼散射光通过光路系统(4)被光谱仪(3)与CCD(2)采集，再传入到计算机(10)进行显示、分析、存储。 2.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，将激光聚焦到由比色皿(8)装盛的待测样品表面下方1-2mm处。 3.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述装置以反射方式从样品中收集拉曼散射光信号。 4.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述可调载物台(9)为压电陶瓷纳米可调载物台，x、y、z3轴可调。 5.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述相机(6)带有照明装置，在调整聚焦时用于照明，以便观察激光在样品表面的聚焦情况，保证准确聚焦。 6.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述物镜(7)为长焦物镜。 7.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述激光器(5)为785nm波长超连续谱激光器，连续输出功率达到400mW，功率稳定性<1％。 8.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述光谱仪(3)的焦长为100mm，配有600g/mm、750nm闪耀光栅单色仪。 9.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述光路系统(4)包括多个反射镜(411-414)、多个分光镜(431-432)以及滤光片42。 10.根据权利要求1所述的一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置，其特征在于，所述比色皿(8)装盛待测样品后封口。 11.一种便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：第一，利用如权利要求1所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置获取不同老化状态的油纸绝缘样品的拉曼谱图；并记录该装置中各个部件的参数；第二，选取覆盖主要油纸绝缘老化特征物拉曼信号的波数段作为油纸绝缘样品的特征波数段并进行数据预处理；第三，建立不同老化状态的油纸绝缘拉曼指纹数据库；第四，对待测样品诊断时，首先设定便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断装置各个部件的参数与建立数据库时相同，然后利用该装置获取待测样品的拉曼谱图；第五，选取覆盖主要油纸绝缘老化特征物拉曼信号的波数段作为待测样品的特征波数段并进行数据预处理；第六，在所建立的不同老化状态的油纸绝缘拉曼指纹数据库中搜索出与待测样品最为接近的拉曼谱图，以数据库中最接近的拉曼谱图所对应的油纸绝缘样品的老化状态作为诊断结果输出。 12.如权利要求11所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述建立不同老化状态的油纸绝缘拉曼指纹数据库时，首先依据国家标准推荐的油纸绝缘老化状态测试方法对不同老化状态的油纸绝缘样本进行老化状态划分，再将带有老化状态标签的拉曼谱图存入油纸绝缘拉曼光谱指纹数据库。 13.如权利要求12所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述国家标准推荐的油纸绝缘老化状态测试方法为聚合度测试。 14.如权利要求11所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述建立不同老化状态的油纸绝缘拉曼光谱指纹数据库，涵盖从绝缘良好到绝缘失效过程中不同老化阶段的样本。 15.如权利要求11所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述装置中使用的波长为785nm的激光器激发的油纸绝缘老化特征物拉曼信号，其波数范围在400-3000cm-1。 16.如权利要求11所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述激光器(5)激光功率400mW，曝光时间0.3s，累积10次取平均光谱。 17.如权利要求11所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述油纸绝缘样品和待测样品装入所述比色皿(8)中后进行封口。 18.如权利要求11所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述数据预处理包括去尖峰、基线扣除和去噪声处理。 19.如权利要求18所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述去尖峰以消除由宇宙射线等带来的宽度小于2cm-1的高强度尖峰干扰，可直观地手动扣除，也可通过相邻点替代法、鲁棒局部加权回归法、缺点多项式滤波器法或者循环消去法方法消除。 20.如权利要求18所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述基线扣除以消除荧光背景干扰，对光谱的起点、终点、谱峰的起点、终点进行多项式拟合，计算出光谱的基线后可将其从原光谱中扣除。 21.如权利要求18所述的便携式油纸绝缘老化状态拉曼光谱诊断方法，其特征在于，所述去噪声以消除由仪器震动等带来的噪声干扰，可通过滑动窗口平均法、滑动窗口中位值法或者Savitzky-Golay滤波法去除。
所属类别：	发明专利