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为了保证电网安全、可靠的运行，对电网中的大型充油变压器的运行状态进行连续的在线监测是十分必要的。变压器油中溶解气分析在线分析技术是对充油变压器运行状态进行在线监测的重要手段。通过对油中溶解气体分析，可以掌握变压器当前的运行状况、分辨其故障类型，为故障变压器的检修以及性能评估提供了重要依据。光声光谱技术作为一种高灵敏度、高分辨率、大动态范围的气体定量分析方法，可以应用在油中溶解气体的在线监测中。针对现有基于光声光谱原理的油溶解气体分析装置的缺点，本文提出了用光纤声波传感器作为探测光声信号的麦克风、可调谐光纤激光器结合光纤放大器作为光源的方案，设计出全光纤近红外光声光谱仪，并将其应用于变压器油中溶解气体在线分析。 在近红外光声光谱DGA在线监测系统中，光纤声波传感器是其核心部件，是文中研究的重点。光纤声波传感系统中的核心是信号解调的方法和传感器的探头。本文对光纤声波传感系统中所涉及的关键技术进行了系统的、深入的研究。由于声波传感器被用于变压器油溶解气的光声光谱检测中，所以要求传感器具有高灵敏度、高分辨率的特点，而且外形和尺寸要适合共振式光声池。提出采用膜片式光纤非本征法布里-珀罗(EFPI)结构的传感器探头，并给出了探头的设计方案。在信号的解调方法方面，针对EFPI结构的光纤声波传感器具有的普遍问题——腔长受温度的影响引起工作点的漂移，提出两种方案解决工作点的漂移。一种是利用波长调谐稳定EFPI传感器的工作点，使用有限带宽的分布反馈式(DFB)半导体激光器针对满足腔长条件的FFPI传感器，实现了在腔长较大范围变化时工作点的稳定。另一种方案是基于相位生成载波(PGC)原理的光纤EFPI声波传感器，通过对PGC解调算法进行改进，使得基于PGC解调的光纤EFPI传感器具有良好的稳定性和谐波抑制比。 以全光纤近红外光声光谱仪和顶空脱气的油气分离单元为核心，研制出变压器油中溶解气体在线监测装置。全光纤近红外光声光谱仪采用的光源为可调谐掺铒光纤激光器，激光器的波长调谐范围到达了90nm(1520nm～1610nm)，激光经掺铒光纤放大器放大后可获得的1瓦的输出。光声光谱仪中的声波传感器使用自制的膜片式光纤EFPI声波传感器，其灵敏度达到72mV/Pa，信噪比为73dB，该传感器具有抗电磁干扰能力，可以适应变压器监测现场的强电磁场环境。利用全光纤近红外光声光谱仪对变压器故障气体中的C2H2、CH4、CO、CO2和H2O五种组分混合气体进行检测，检测到极限灵敏度分别达到了1.3ppb，87ppm，4.6 ppm，5.5 ppm和24 ppm。