用于气体和变压器油中氢气检测的高灵敏度光纤传感器

摘要： 本文报道了一种基于钯（Pd）的光纤氢气（H2）传感器的特性研究，该传感器用于电网配电和电力变压器的健康监测。传感器由因吸收氢气而膨胀的钯箔和测量这种膨胀的光纤布拉格光栅（FBG）组成。研究人员制造了十五个传感器，并在气体和油环境中针对不同氢气浓度和温度进行了特性测试。在气体环境中，传感器在60°C、75°C、90°C、105°C和120°C以及0.01%至5%的氢气浓度下进行了评估；在油环境中，相同传感器在90°C及5至2700 ppm的溶解氢气浓度下进行了测试。此外，还研究了通常存在于变压器中且可能影响传感器氢气响应的一氧化碳（CO）的影响。在90°C的气体环境中，对0.01%和5%氢气的响应平均值分别为28 pm和719 pm；在90°C的油环境中，对5 ppm和2700 ppm溶解氢气的响应平均值分别为11 pm和763 pm。在整个气体测量范围内以及油中超过100 ppm的测量中，平均相对精度优于20%。这些性能指标使该传感器成为变压器中氢气在线监测的有前景候选方案。