能源电力装备状态特征气体光谱检测技术

本书首次从基本原理、检测性能增强方法和检测仪器等方面全面阐述气体吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、光声光谱、光热光谱、拉曼光谱等检测技术。全书分为6章：第1章详细介绍能源电力装备状态特征气体检测目的与意义，以及气体检测技术分类；第2～5章详细介绍基于吸收效应的吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、光声光谱、光热光谱的基本原理、检测技术及检测仪器；第6章详细介绍与吸收光谱互补的拉曼光谱基本原理、检测技术及检测仪器。本书可以为科研和技术工作者提供气体光谱检测理论和相关技术方面的指导，对推动多组分气体光谱检测技术的发展及产业化应用具有重要意义。

1. 基于组合光源激发的高精度多组分气体光纤光声监测关键技术及装置，重庆市科技进步二等奖，2023，排名第一。2. 变压器状态智能感知与自维护关键技术及应用，广西技术发明一等奖，2021，排名第8。3. 大型电力变压器智能化关键技术及应用，中国产学研合作创新成果一等奖，2017年，排名第5。

目录
第1章 概论 1
1.1 能源电力装备状态特征气体检测目的与意义 1
1.1.1 油浸式电力装备状态特征气体产生及诊断 1
1.1.2 气体绝缘设备状态特征气体产生及诊断 7
1.1.3 电化学储能系统状态特征气体产生及诊断 11
1.2 气体检测技术分类 14
1.2.1 色谱检测技术 15
1.2.2 色谱-质谱联合检测技术 16
1.2.3 半导体气敏传感器检测技术 16
1.2.4 光谱检测技术 17
参考文献 19
第2章 吸收光谱检测技术及仪器 20
2.1 吸收光谱检测技术基本原理 20
2.1.1 吸收光谱能级变化 20
2.1.2 朗伯-比尔定律 21
2.1.3 吸收谱线强度 22
2.1.4 吸收谱线线型 24
2.2 吸收光谱有效光程增长技术 28
2.2.1 光学多通池技术 28
2.2.2 高精细度光学谐振腔技术 30
2.3 光学腔频率锁定技术 33
2.3.1 光学反馈频率锁定技术 34
2.3.2 PDH频率锁定技术 36
2.4 抑制吸收光谱噪声技术 39
2.4.1 波长调制吸收光谱技术 39
2.4.2 频率调制光谱技术 42
2.4.3 噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术 44
2.4.4 磁旋转光谱技术 46
2.5 气体吸收光谱检测光源、参数及检测仪器 48
2.5.1 吸收光谱检测光源 48
2.5.2 吸收谱线 50
2.5.3 吸收光谱检测仪器 54
参考文献 56
第3章 傅里叶变换红外光谱检测技术及仪器 59
3.1 傅里叶变换红外光谱检测技术基本原理 59
3.1.1 干涉图与光谱图 59
3.1.2 截止函数与切趾函数 61
3.1.3 傅里叶变换红外光谱干涉数据采集 63
3.1.4 相位校正 65
3.1.5 快速傅里叶变换 65
3.2 傅里叶变换红外光谱定量分析方法 66
3.2.1 光谱预处理 67
3.2.2 傅里叶变换红外光谱基本定律 69
3.2.3 最小二乘法 69
3.2.4 多元线性回归 70
3.2.5 主成分回归 70
3.2.6 偏最小二乘法 71
3.2.7 定量校正模型的验证与评价 72
3.3 傅里叶变换红外光谱仪 73
3.3.1 红外光源 73
3.3.2 光阑 74
3.3.3 红外探测器 74
3.3.4 傅里叶变换红外光谱仪的分辨率与信噪比 75
3.3.5 傅里叶变换红外光谱仪的优点 76
3.3.6 气体傅里叶变换红外光谱检测仪器 77
参考文献 79
第4章 光声光谱检测技术及仪器 81
4.1 光声光谱检测技术基本原理 81
4.1.1 气体分子的热产生过程 82
4.1.2 光声池中声场的激发 83
4.2 全光学光声光谱气体检测技术 89
4.2.1 石英增强型全光学光声光谱 89
4.2.2 悬臂梁增强型全光学光声光谱 96
4.3 气体光声光谱检测装置 103
4.3.1 Kelman Transfix多组分气体及微水在线监测系统 103
4.3.2 GASERA ONE痕量级光声光谱多气体分析仪 105
4.3.3 SPTr-GAS ANALYZER等系列光声光谱气体分析仪 106
4.3.4 组合光源多组分气体光声光谱检测装置 107
参考文献 110
第5章 光热光谱检测技术及仪器 112
5.1 光热光谱检测技术基本原理 112
5.1.1 光热效应基本理论 112
5.1.2 光学干涉仪 114
5.2 增强光热光谱 117
5.2.1 石英增强光热光谱 117
5.2.2 悬臂梁增强光热光谱 120
5.2.3 空芯光纤增强光热光谱 123
参考文献 128
第6章 拉曼光谱检测技术及仪器 130
6.1 拉曼光谱检测技术基本原理 130
6.1.1 拉曼光谱经典电磁理论 130
6.1.2 拉曼光谱半经典-半量子理论 132
6.1.3 原子核自旋对拉曼光谱的影响 135
6.2 主要特征气体拉曼光谱参数 136
6.3 增强拉曼光谱 139
6.3.1 多反腔增强拉曼光谱 140
6.3.2 谐振腔增强拉曼光谱 141
6.3.3 抛物面镜腔增强拉曼光谱 146
6.3.4 空芯光纤增强拉曼光谱 148
6.3.5 空芯光纤谐振腔增强拉曼光谱 150
6.4 受激拉曼光谱 155
6.4.1 受激拉曼光谱基本原理 155
6.4.2 受激拉曼光声光谱 165
6.4.3 受激拉曼光热光谱 168
6.5 气体拉曼光谱检测仪器 170
参考文献 173