電力變壓器絕緣油的檢測與分析是變壓器故障診斷的有效手段,目前采用的變壓器絕緣油檢測技術主要是利用氣相色譜法,這種傳統(tǒng)的檢測分析方法不僅存在操作復雜的缺點,而且不適合在線檢測,難以及時發(fā)現(xiàn)變壓器的故障隱患。因此,研究新的變壓器絕緣油的檢測分析方法對保障供電安全具有重要的意義。太赫茲時域光譜技術是近十幾年發(fā)展的一項新的檢測分析技術,利用該技術檢測分析變壓器的絕緣油尚未有先例,是一種具有挑戰(zhàn)性的嘗試。本文將采用寬頻太赫茲時域光譜技術結合化學計量學方法對變壓器絕緣油進行分析研究,將為變壓器故障的檢測分析提供新的手段。本文主要的研究內(nèi)容包括:（1）研究分析了太赫茲時域光譜信號的噪聲問題。為了降低太赫茲時域光譜信號的噪聲,本文從硬件和軟件兩個方面開展了研究。硬件方面,本文分析了太赫茲時域光譜系統(tǒng)中鎖相放大器時間常數(shù)對噪聲的影響;軟件方面,本文研究了兩種降噪濾波方法:一種是雙邊濾波算法,另一種是小波變換算法。前者用于太赫茲信號白噪聲的初步濾波處理,后者由于太赫茲信號離散精細濾波處理。在研究分析傳統(tǒng)的雙邊濾波、基于離散余弦變換的雙邊濾波、基于法向修正的雙邊濾波和自適應雙邊濾波算法的基礎上,提出了基于主... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

論文組織結構與章節(jié)安排Figure1-1Organizationandchaptersdistributionofthedissertation

博士學位論文82太赫茲時域光譜技術2TerahertzTime-DomainSpectroscopyTechnology2.1太赫茲技術原理（FundamentalTheoryofTerahertzTechnology）太赫茲光譜指的是0.1～10THz的電磁輻射波。頻率方面，太赫茲波是存在于毫米波和紅外線之間；能量方面，太赫茲光波位于電子和光子之間。作為電磁輻射波的一種，太赫茲光是在電磁波譜上波長介于紅外電磁波與微波之間的電磁波，波長大于30um小于3mm，屬于在宏觀電子學過渡至微觀光子學的期間。圖2-1對太赫茲對應的電磁波譜進行了展示�？紤]到以前探測技術不夠靈敏、輻射源不夠有效，長時間以來都未對太赫茲波段展開深入探究[67]。從近二十年來看，半導體器件以及光電技術取得了較快的發(fā)展，探究太赫茲技術也有了較為成熟的條件，更為有效的輻射源也應運而生，在此基礎上研發(fā)了太赫茲光譜系統(tǒng)，并開始了大量的應用研究，特別是太赫茲圖像與太赫茲時域光譜這兩種技術[68],[69],[70],[71],[72],[73]�？紤]到太赫茲光譜涵蓋了非常多的物質的結構、物理以及化學信息，所以在材料分析[74],[75][76]、生物醫(yī)藥的檢測[74],[75][76],[77],[78],[79],[80],[81]、石油化工的分析[82]等諸多領域取得了廣泛應用。圖2-1電磁波譜及太赫茲頻段示意圖Figure2-1Theschematicdiagramofelectromagneticandterahertzspectrum2.1.1太赫茲波的產(chǎn)生太赫茲波是通過大功率激光激發(fā)輻射源使得光子躍遷而產(chǎn)生。在太赫茲光波產(chǎn)生的過程中，太赫茲輻射源占據(jù)著核心地位，對于發(fā)展太赫茲技術來說是非常關鍵的，太赫茲時域光譜的各大技術指標便是取決于此。自上世紀末，隨著半導體材料的更新迭代以及輻射源的挖掘，太赫茲技術也得到迅猛發(fā)展。目前，國、

2太赫茲時域光譜技術9內(nèi)外研究對于太赫茲產(chǎn)生方法主要設計分為兩種：一種是光電導天線法，另外一種是光整流法。(1)光電導天線法產(chǎn)生太赫茲太赫茲輻射的產(chǎn)生是通過由光導發(fā)射器組成的一小塊半導體晶體，通常選用砷化鎵（GaAs）或者磷化銦（InP）。晶體的兩個平面金屬電極形成天線，能夠支撐大電場在其表面發(fā)生光電效應（見圖2-2）。當100fs的超快光脈沖(通常從鈦藍寶石激光器發(fā)出的波長為800nm)集中在電極之間時，產(chǎn)生電子空穴對形式的載流子，這些載流子發(fā)生瞬變過程中，向外界輻射出小于500fs的太赫茲脈沖。圖2-2光電導天線法示意圖Figure2-2Theschematicdiagramofphotoconductiveantenna對于太赫茲脈沖而言，利用電流涌流模型也就是（2-1）能夠計算得到其輻射強度。一旦光電導天線被飛秒激光所照射，輻射ET-in就會隨之而產(chǎn)生，強度和光電流J(t)與這一天線所用材質的介電常數(shù)有著密切的聯(lián)系，如（2-2）所示。T-in()=1+√()(2-1)()()()()bT-inb11JtEEE=++=++(2-2)其中表示的是空氣的波阻抗，表示的是光電導天線電導率，Eb表示的是天線兩端偏置電壓，表示的是光電導天線的相對介電常數(shù)。太赫茲輻射的遠場模型可以描述如下：far_field()=402()(2-3)其中A表示的是光電導天線被飛秒激光照射時所對應的截面積，r表示的是天線與觀測點之間的間距，c表示的是光速。那么對Drude-Lorentz模型天線電導率而言，可用下式來表示其時域特性：()=(0)∫1√(22)∞(2-4)

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于太赫茲時域光譜的檢測技術研究[D]. 周志龍.中國計量大學 2016
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本文編號：3442829