一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置的制作方法

本发明涉及气体检测领域，尤其是涉及一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置。

背景技术：

1、随着电网建设进程的不断加快，电力电缆综合管廊的里程和建造速度也随之逐渐增长，电力输送电缆常用的外表护套通常为硅橡胶、环氧树脂等绝缘材料，对于已经铺设于地下隧道或管井中的电缆，由于长期处于地下密闭环境中，绝缘护套材料在长期运行过程中容易受到温度、湿度、运行工况差等外界因素影响并产生有毒及易燃易爆气体，因此发明一种自动对管廊内部气体的折射率自动和准确检测手段对提高电力系统稳定性具有重要意义。

2、现有技术中，如cn103776796b提出的一种太赫兹波气体浓度传感装置，应用了能够在常压室温下工作、不受湿度影响的太赫兹波进行气体检测，然而太赫兹波在使用时，由于输出波长和能量不对应，需要通过波长计或者光谱仪才能知道具体的波长，增加了测量难度，影响测量精度。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的测量难度高、精确性低的缺陷而提供一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，包括光子晶体腔、密闭气体仓、通气管路、待测区域管路、第一气泵、第二气泵、太赫兹源、斜坡滤波器和太赫兹探测器，太赫兹源发出的太赫兹波形成第一波路直到太赫兹探测器，第一波路上设有密闭气体仓、光子晶体腔和斜坡滤波器，光子晶体腔封装在密闭气体仓内部，密闭气体仓连接有第二气泵和通气管路，通气管路连接待测区域管路和第一气泵，太赫兹探测器根据接收到的太赫兹波，计算气体的组成成分。

4、进一步地，太赫兹源发出的太赫兹波形成第一波路依次进入密闭气体仓、光子晶体腔、斜坡滤波器和太赫兹探测器。

5、进一步地，太赫兹源发出的太赫兹波形成第一波路依次进入斜坡滤波器、密闭气体仓、光子晶体腔和太赫兹探测器。

6、进一步地，光子晶体腔包括两个一维光子晶体，一维光子晶体由硅片与密封空气层交叉排列组成，两个一维光子晶体均垂直于第一波路，两个一维光子晶体之间形成气体传感器腔。

7、进一步地，气体传感器腔的厚度为450微米，密封空气层的厚度为600微米，硅片的厚度为600微米。

8、进一步地，一维光子晶体的光子通带为300.0-301.0ghz。

9、进一步地，斜坡滤波器的输出功率与输出频率为线性正相关关系。

10、进一步地，待测区域管路包括多个输入阀门，每个输入阀门对应一个待测区域。

11、进一步地，密闭气体仓和通气管路之间设有隔离板，隔离板闭合时，断开密闭气体仓和通气管路的气体交换。

12、进一步地，装置运行时执行以下步骤：

13、s1：打开第二气泵和第一气泵，排尽密闭气体仓和通气管路内的空气；

14、s2：打开待测区域管路的阀门，通入待测气体；

15、s3：启动太赫兹源，通过太赫兹探测器接收测量结果；

16、s4：根据测量结果，得到待测气体的组成成分。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、1)本发明通过设置斜坡滤波器，构建波长与能量相对应的太赫兹波输出结果，只需要测得太赫兹波的能量就能得到对应的太赫兹波长，减少了由于多次测量带来的误差。

19、2)本发明通过第一气泵和第二气泵排出密闭气体仓和通气管路中的气体，去除测量装置内的气体残留，避免不同地区的测量气体相互干扰。

20、3)本发明还能够通过第二气泵调节密闭气体仓内的气压，稳定增加仓内气体的密度与折射率，通过关闭隔离板保持密闭气体仓内的气压稳定，通过多组测量保证结果精度。

技术特征：

1.一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，包括光子晶体腔(1)、密闭气体仓(2)、通气管路(3)、待测区域管路(4)、第一气泵(5)、第二气泵(6)、太赫兹源(7)、斜坡滤波器(8)和太赫兹探测器(9)，所述太赫兹源(7)发出的太赫兹波形成第一波路直到太赫兹探测器(9)，所述第一波路上设有密闭气体仓(2)、光子晶体腔(1)和斜坡滤波器(8)，所述光子晶体腔(1)封装在密闭气体仓(2)内部，所述密闭气体仓(2)连接有第二气泵(6)和通气管路(3)，所述通气管路(3)连接待测区域管路(4)和第一气泵(5)，所述太赫兹探测器(9)根据接收到的太赫兹波，计算气体的组成成分。

2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述太赫兹源(7)发出的太赫兹波形成第一波路依次进入密闭气体仓(2)、光子晶体腔(1)、斜坡滤波器(8)和太赫兹探测器(9)。

3.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述太赫兹源(7)发出的太赫兹波形成第一波路依次进入斜坡滤波器(8)、密闭气体仓(2)、光子晶体腔(1)和太赫兹探测器(9)。

4.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述光子晶体腔(1)包括两个一维光子晶体，所述一维光子晶体由硅片与密封空气层交叉排列组成，所述两个一维光子晶体均垂直于第一波路，所述两个一维光子晶体之间形成气体传感器腔。

5.根据权利要求4所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述气体传感器腔的厚度为450微米，所述密封空气层的厚度为600微米，所述硅片的厚度为600微米。

6.根据权利要求4所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述一维光子晶体的光子通带为300.0-301.0ghz。

7.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述斜坡滤波器(8)的输出功率与输出频率为线性正相关关系。

8.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述待测区域管路包括多个输入阀门，每个输入阀门对应一个待测区域。

9.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述密闭气体仓(2)和通气管路(3)之间设有隔离板，所述隔离板闭合时，断开密闭气体仓(2)和通气管路(3)的气体交换。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，所述装置运行时执行以下步骤：

技术总结本发明涉及一种基于太赫兹技术的电缆廊道气体检测装置，其特征在于，包括光子晶体腔、密闭气体仓、通气管路、待测区域管路、第一气泵、第二气泵、太赫兹源、斜坡滤波器和太赫兹探测器，所述太赫兹源发出的太赫兹波形成第一波路直到太赫兹探测器，所述第一波路上设有密闭气体仓、光子晶体腔和斜坡滤波器，所述光子晶体腔封装在密闭气体仓内部，所述密闭气体仓连接有第二气泵和通气管路，所述通气管路连接待测区域管路和第一气泵，所述太赫兹探测器根据接收到的太赫兹波，计算气体的组成成分。与现有技术相比，本发明具有受干扰少、测量难度低、准确性高等优点。技术研发人员：骆国防,宋平,陈洪涛,张琪祁,陆启宇,陆海宁受保护的技术使用者：国网上海市电力公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2