(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210853431.7 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 万福　陈伟根　孔维平　王品一　 杜林　王有元　周湶　 (74)专利代理 机构 北京智绘未来专利代理事务 所(普通合伙) 11689 专利代理师 肖继军 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 1/28(2006.01) (54)发明名称 一种液相介质中溶解气体原位检测组件及 制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种液相介质中溶解气体原 位检测组件及制备方法， 检测组件为外表面镀液 气分离膜的打孔空芯导光器件， 液气分离膜将液 相介质中溶解气体直接过滤到打孔空芯导光器 件内， 打孔空芯导光器件内激光与气体作用得到 响应信号并通过空芯导光器件传导， 实现液气分 离与气体检测同步进行。 本发明能够极大缩短原 位检测组件整体液气分离时间， 实现液相介质中 溶解气体的快速精确原位检测及液气分离及检 测一体化。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115165746 A 2022.10.11 CN 115165746 A 1.一种液相介质中溶解气体原位检测组件， 包括液气分离膜(4)、 打孔空芯导光器件 (5)， 其特征在于： 液气分离膜与打孔空芯导光器件同轴紧密嵌套， 液气分离与气体检测同 步进行； 通过液气分离膜(4)将液相介质中溶解气体直接过滤到打孔空芯导光器件(5)内， 同时 打孔空芯导光器件(5)用于实现激光与气体响应信号传导， 保证液气分离与气体检测同步 进行。 2.根据权利要求1所述的液相介质中溶解气体原位检测组件， 其特 征在于： 液气分离膜(4)的材 料具有液气分离功能且能够紧密贴合打孔空芯导 光器件表面。 3.根据权利要求2所述的液相介质中溶解气体原位检测组件， 其特 征在于： 液气分离膜(4)材料的选择及最佳厚度制备依据为在保证自身机械强度基础上实现最 快液气分离效率， 其随液相介质不同而发生改变。 4.根据权利要求1所述的液相介质中溶解气体原位检测组件， 其特 征在于： 同轴紧密嵌套液气分离膜的中间打孔空芯导光器件(5)与单模实芯光纤(1)、 单模实芯 光纤(9)通过光纤套管(6)对准并通过UV胶(8)进行固定， 即形成液相介质中溶解气体原位 检测组件。 5.根据权利要求 4所述的液相介质中溶解气体原位检测组件， 其特 征在于： 单模实芯光纤(1)、 单模实芯光纤(9)也可内端分别镀可见光高反射膜(2)和(7)， 和同 轴紧密嵌套 液气分离膜的中间打孔空芯导光器件(4)构成同轴紧密嵌套 液气分离膜打孔空 芯导光器件谐振腔， 通过光纤套管(6)对准并通过UV胶(8)进行固定， 同样形成液相介质中 溶解气体增强型原位检测组件。 6.根据权利要求 4所述的液相介质中溶解气体原位检测组件， 其特 征在于： 单模实芯光纤(1)出射模场与打孔空芯导光器件(5)的入射模场两者模场偏差不超过 10％。 7.根据权利要求1所述的液相介质中溶解气体原位检测组件， 其特 征在于： 空芯导光器件包括空芯光纤、 空芯反谐振光纤、 光子带隙光纤、 内部 镀金属膜毛细管。 8.根据权利要求1所述的液相介质中溶解气体原位检测组件， 其特 征在于： 所述空芯导光器件内部空芯， 作为吸收光谱、 光声光谱、 光热光谱、 拉曼光谱检测技术 的气室， 为激光与气体作用提供场所； 产生气体响应信号包括吸收信号、 光声信号、 光热信 号、 拉曼散射信号能够反应气体浓度变化的信号。 9.如权利要求1 ‑8任一所述的液相介质中溶解气体原位检测 组件的制备方法， 其特征 在于， 所述制备 方法包括以下步骤： 步骤1， 在打孔空芯导 光器件外表面镀紧密连接的液气分离膜； 步骤2， 将镀有液气分离膜的打孔空芯导光器件与 单模实芯光纤通过光纤套管对准， 实 现两者能量的耦合； 步骤3， 利用VU胶对整体进行密封固定， 即得到液相介质中溶解气体原位检测组件。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115165746 A 2一种液相介质中溶解气体原位检测组件及制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及液相介质中溶解气体的检测技术， 具体地， 涉及一种液相介质中溶解 气体原位检测组件及制备 方法。 背景技术 [0002]电力变压器绝缘油中溶解H2、 CH4、 C2H2、 C2H4、 C2H6、 CO、 C O2等气体， 电化学储能系 统电解液中溶解C3H6等气体， 钻井液溶解烃类气 体， 深海中某些标志 性气体的含量高， 可靠 高精度检测分别是实现油浸式电气设备早期故障诊断、 电化学储能系统运行安全、 油气资 源的发掘和产能的预估、 海底成矿区域勘测的关键。 但都需将气 体从液相介质中脱离 之后， 然后通过气泵泵到气室供光学或电化学传感器分析， 过程复杂， 精度低， 可靠性及实时性 差， 难以反应溶解气真实含量。 [0003]中国专利申请CN111579499A公开了一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的 膜组件， 但是在该技术方案中将空芯光纤固定密封在两端带有油气分离膜的密封桶中， 该 种检测装置的油气分离膜仅限于空芯光纤两端、 面积小且与空芯光纤存在 间隙， 气体需要 先填充间隙才能进入到空芯光纤中进 行检测， 这就意味着检测需要更多的变压器故障分解 气体和更长的时间才能检测到故障， 但由于油浸式变压器故障分解气体产出速率低， 该专 利就需要 更多时间等待故障分解气 体产生才能达到同等检测效果， 这影响了检测效果的时 效性。 [0004]中国专利申请CN104458640A公开了一种基于光纤气体在线监测数据的变压器故 障诊断方法及系统， 该专利中油气分离与气 体检测是先通过透气不透油的材料将油中气 体 滤到油气分离装置中， 再将油气分离装置输送到气室中进行气 体检测， 实时性差。 但由于油 浸式变压器故障分解气体含量极少， 该专利提出油气分离装置 ‑气室检测两部分可能存在 分解气体不能完全填满油气分离装置 ‑气室两者内部体积， 会造成检测浓度偏低， 导致检测 结果不准确。 [0005]日本专利申请JPH0552747U公开了一种油气分离与检测 一体化的思想， 但还存在 一些问题： [0006]1.该专利是将油引出来进行检测， 无法实时检测变压器内部运行环境中气体浓 度； [0007]2.该专利油气分离膜与内部气室传感单元存在空间， 溶解气体经油气分离膜扩散 到空间、 从空间扩散内部气室时间不同步， 可能导致油中溶解气体检测不准确。 此外， 油气 分离膜与内部气室传感单元存在空间， 但由于油浸式变压器故障分解气体产出速率低， 该 专利就需要更多时间等待足够容积的故障分解气体产生， 这导致检测到的气 体浓度与实际 油中故障分解气体浓度存在一定偏差； [0008]3.该专利内部气室是采用空间来导光， 其内部圆柱形单元只是为了限制气体不扩 散到空气 中， 这会使探测光能量损耗增大并降低检测信号的收集效率， 从而降低检测灵敏 度和准确度；说　明　书 1/6 页 3 CN 115165746 A 3