水气对光声光谱油中甲烷检测的影响特性研究

来源：激光技术杂志2025年第4期北京时间：

作者：莫冰玉, 周尚虎, 韩梦龙, 李辰溪, 何艳娇, 侯晓娜, 梁启军, 陈珂

摘要：为了解决油中溶解甲烷(CH4)气体光声检测精度受水气影响的问题，采用分子弛豫分析与实验验证的方法进行了研究。通过分析分子弛豫对于光声检测的影响机制，解释了环境湿度影响CH4检测精度的原因；使用波长为1650.9 nm的分布反馈式激光器，搭建了基于小体积非共振光声池的CH4气体检测系统，实验验证了湿度与光声检测系统工作频率对CH4光声信号的协同影响规律，并提出一种可抑制水气变化对CH4气体干扰的高精度检测方案，取得不同湿度和频率下的CH4气体光声信号。结果表明，对于干燥CH4气体，光声信号从低频到高频的误差增加10%，随着湿度的提高，高频处的信号衰减从13%下降到2%；当系统以30 s积分时间工作在40 Hz时，对CH4气体的检测极限可以达到0.1×10−6。该研究对于提升变压器油中溶解气体在线监测精度具有较重要的意义。

关键词：激光光学, 甲烷检测, 光声光谱, 油中溶解气体, 分子弛豫