变压器绝缘油中气体检测技术研究 硕士论文

分类号：TP212.6 密级：
ＵＤＣ：621.3 编号：
工学硕士学位论文
变压器绝缘油中气体检测技术研究
硕士研究生：X X X
指导教师：于洋教授
学科、专业：检测技术与自动化装置
沈阳理工大学
2012年3月
分类号：TP212.6 密级：
ＵＤＣ：621.3 编号：
工学硕士学位论文
变压器绝缘油中气体检测技术研究
硕士研究生：X X X
指导教师：于洋教授
学位级别：工学硕士
学科、专业：检测技术与自动化装置
所在单位：信息科学与工程学院
论文提交日期：2011年12月
论文答辩日期：2012年03月
学位授予单位：沈阳理工大学
Classification Index:TP212.6
U.D.C:621.3
A Thesis for the Master Degree of Engineering
Research on Detecting Technique of Gas Dissolved in Transformer Oil
Candidate : Hu Xiao
Supervisor : Prof. Y u Y ang
Academic Degree Applied for : Master of Engineering
Speciality : Detection Technology and
Automatic Equipment
Date of Submission : December，2011
Date of Examination: March，2012
University: Shenyang Ligong University
沈阳理工大学
硕士学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。

有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。

除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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日期：年月日
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学位论文作者签名：指导教师签名：
日期：日期：
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摘要
随着现代社会的发展，电能已经成为生产、生活中不可或缺的能源，与此同时人们对于电网的安全性也提出了更高的要求。

大型电力变压器作为电网之中最重要的部分之一，它的可靠性在一定意义上决定着电网的安全性。

目前，检测变压器绝缘油中气体是变压器故障诊断与寿命预测采用的主要方式，但是传统的变压器绝缘油中气体检测方法有检测气体种类有限、精度低、维护成本高、易受环境影响等缺点，已经不能满足当前电网安全形势下的需要。

人们迫切的希望找到一种检测效果好、成本低、能够在工业环境下使用的新检测方法。

本文将光声光谱技术应用于变压器绝缘油中气体的检测，并在此基础上设计了基于ARM的嵌入式油中气体智能检测系统，实现了高精度的测量。

本文首先进行了光声光谱技术的理论研究，阐述了光声光谱气体检测理论，分析了光声信号的产生机理，理论上推导出基于共振式光声池的光声信号形式。

其次，根据光声光谱检测理论，设计了光声光谱检测系统的硬件和软件部分。

硬件设计部分包括光源、斩波器、基于嵌入式ARM的控制器、光声池、信号处理等模块的设计；软件设计部分包括斩波器系统的软件设计、光声光谱检测系统的定制、光声光谱检测系统的应用程序。

再次，采用最小二乘浓度标定法对CH4、C2H2气体的光声信号与浓度之间关系进行了线性拟合，并且根据拟合直线对CH4、C2H2气体进行了浓度检测。

最后，根据实验数据对光声光谱检测系统的性能进行了评估。

实验结果表明，采用光声光谱技术进行变压器油中气体检测的设计方案是可行的，所设计的光声光谱检测系统具有检测精度高和样品无损耗等优点。

关键词：光声光谱；油中气体；ARM；最小二乘法；检测
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Abstract
With the development of modern society, the electric power has become an indispensable energy to production and life, at the same time, people also make higher demands for the safety of power grid. The transformers are the most important parts in power grid, and the transformers’ reliability determines the security of the power grid in a sense. At present, transformer oil gas detection is the main way of transformer fault diagnosis and lifetime prediction, but the traditional method of gas detection has some disadvantage, such as lack of the type of gas, low accuracy, high cost of maintenance and vulnerable to environmental impact. These disadvantages could not satisfy the current situation of the power grid security. So people desperately hope to find a kind of new detection method for better detection effect, lower cost, and which can be used in industrial environment.
This paper adopted photoacoustic spectroscopy technology in transformer oil gas detection, and designed the photoacoustic spectroscopy detecting system based on ARM to realize high precision detection.
Firstly, this paper makes the theoretical analysis of the photoacoustic spectroscopy technology, expounds the photoacoustic spectroscopy gas detection theory, and analyses the photoacoustic signals which based on the resonant photoacoustic cell. Secondly, according to the photoacoustic spectroscopy theory, this paper designs the hardware and software of the photoacoustic spectroscopy detecting system. The hardware part includes light module, chopper device module, the ARM-controller module, photoacoustic cell module, signal processing module; The software part includes the system of chopper device module, the operating system and application program of photoacoustic spectroscopy detecting system. Thirdly, with the
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least square method, this paper makes the relationship between photoacoustic signals and concentration of gas such as CH4 or C2H2. Finally, according to the experimental data, this paper evaluates the performance of photoacoustic spectroscopy detecting system.
The experimental results show that the photoacoustic spectroscopy technology can be used in transformer oil gas detection, and the photoacoustic spectroscopy detecting system has the advantages of the high precision and does not loss sample gas.
Key words: Photoacoustic Spectroscopy; Gas in transform oil; ARM;Least square method; Detection
目录
目录
第1章绪论 (1)
1.1变压器绝缘油中气体检测的目的和意义 (1)
1.2变压器绝缘油中气体的产生与检测方法 (2)
1.3光声光谱检测技术国内外发展现状 (6)
1.4光声光谱技术在变压器绝缘油中气体检测中的应用 (9)
1.5本文主要研究内容 (11)
第2章光声光谱检测技术的理论研究 (13)
2.1气体光声光谱检测原理 (13)
2.1.1 气体的热产生机理研究 (13)
2.1.2 气体声波信号产生机理研究 (16)
2.2光声光谱检测的RG理论研究 (18)
2.3光声光谱检测的归一化算法研究 (19)
2.4本章小结 (19)
第3章光声光谱检测系统的硬件设计 (21)
3.1检测系统硬件的设计方案 (21)
3.2光源模块设计 (22)
3.3斩波器模块设计 (25)
3.3.1 模块总体设计 (25)
3.3.2 光栅码盘设计 (28)
3.3.3 电机驱动电路设计 (30)
3.4光声池模块设计 (32)
3.4.1 光声池的研究 (32)
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3.4.2 共振式光声池的设计 (33)
3.5信号处理模块设计 (39)
3.5.1 前置放大电路设计 (39)
3.5.2 锁相放大器设计 (41)
3.6基于嵌入式ARM的控制器模块设计 (44)
3.7本章小结 (47)
第4章光声光谱检测系统的软件设计 (48)
4.1斩波器电机驱动模块软件设计 (48)
4.1.1 模块的软件设计方案 (48)
4.1.2PWM程序设计 (50)
4.1.3A/D转换程序设计 (51)
4.2光声光谱检测系统的定制 (53)
4.3光声光谱检测系统应用程序设计 (55)
4.3.1 应用程序的设计方案 (55)
4.3.2 数据采集程序设计 (56)
4.3.3 数据处理程序设计 (57)
4.4本章小结 (57)
第5章实验数据处理与分析 (58)
5.1气体的浓度标定 (58)
5.1.1 传统浓度标定分析法 (58)
5.1.2 最小二乘的浓度标定法 (59)
5.1.3CH4和C2H2气体浓度标定算法的实现 (60)
5.2光声光谱检测系统的气体浓度检测 (63)
5.3光声光谱检测系统的性能分析 (68)
5.3.1 误差分析 (68)
5.3.2 环境因素对气体浓度标定分析的影响 (70)
目录
5.4本章小结 (71)
结论 (72)
参考文献 (74)
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 (77)
致谢 (78)
第1章绪论
第1章绪论
1.1 变压器绝缘油中气体检测的目的和意义
随着现代社会的发展，生活水平不断提高，人们越来越离不开电能。

电能的广泛应用构成了现代工业的基础，同样电能也是人们生活中不可或缺的能源。

电网故障的发生不但给国民生产带来重大的损失，还会给人们的生活带来极大的不便，因此，人们对于电网的安全性也提出了更高的要求。

大型电力变压器是电网中最为重要的电气设备之一，是不同电压等级电网之间的枢纽，它的可靠性在一定程度上决定着电网的安全性。

如何能够提高变压器的可靠性日益成为研究的热点。

国内外高电压、大容量的电力变压器普遍采用充油式变压器，此类变压器发生内部故障时绝缘油中通常含有故障气体。

因此，对于充油式变压器进行故障分析和寿命预测最行之有效的方法是对变压器绝缘油中气体浓度进行检测。

全国电网2001年的供电可靠率高达99.99%[1]，但是2001年国家电网的变压器共发生非计划停运达216次[2]，发生故障的主要部分是变压器的绝缘部分。

国家电网公司拥有110kV及以上电压等级的变压器一万余台，2004年和2005年的年台次损坏事故率分别为0.40%和0.12%[3,4]。

2008年因设备故障引发的电网事故共计26起，其中变压器故障是诱发电网事故的最主要原因[5]。

引起电力变压器发生故障的因素很多，除了自然界灾害、人为操作不当以外，还存在变压器绝缘老化、制造质量不良等因素。

并且存在随着变压器容量越大、变电电压等级越高，变压器故障率越高的特征。

充油式电力变压器的内部主要绝缘材料有变压器绝缘油，纸和纸板等A级绝缘材料。

变压器在长期运行、放电和过热的过程中，绝缘油和纸会裂解，产生H2、CO、CH4、C2H4以及C2H2等气体，并溶解到绝缘油中。

这些气体在一定程度上反映了变压器的可靠性，通过对这些故障气体进行检测研究可以实现变压器故障诊断和寿命预测，因此变压器绝缘油中气体检测对变压器故障分析具有重要意义。

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具有关单位实验，在359台故障变压器中，过热性故障为226台，占总故障台数63%；高能量放电故障为65台，占总故障台数18.1%；过热兼高能放电故障为36台，占总故障台数10%[6]，变压器内部热效应可以引发绝缘油分解，产生的特征气体为甲烷和乙烯，并且热效应越强，乙烯的浓度越高。

根据电力设备安全使用规范GB/T 7252-2001中有关规定，变压器运行时电压高于330kV总烃浓度在150μL/L以上、乙炔浓度在1μL/L、氢气浓度在150μL/L以上时应该引起注意；变压器运行在220kV及以下总烃在150μL/L以上、乙炔在5μL/L、氢气在150μL/L 以上时应该引起注意[7]。

我国DL/T722-2000电力行业标准要求定期对充油电气设备油中溶解气体进行检测，避免发生故障。

大量实验室研究数据与实际变压器运行数据表明，变压器故障与变压器绝缘油中的气体相关，不同故障类型将会产生不同种类特征故障气体，变压器绝缘油中气体组分也能够体现变压器故障发生的部位与故障程度。

由此可见，对于变压器绝缘油中气体的检测可以诊断变压器的故障，发现潜在的故障因素[8]，也可以判断故障发生的程度，为建立和完善变压器维护及寿命预测的机制提供依据。

我国的电力部门如发电厂、变电站采用主要变压器故障诊断方法基本是实验室变压器绝缘油中气体色谱分析法。

但是这种方法有它的缺点和不足，不便于在户外进行智能诊断和监测。

随着激光技术和微弱信号处理技术的快速发展，具有气体检测精度高、检测速度快、可实时在线监测特点的光声光谱绝缘油中微量气体检测技术渐渐进入人们的视野。

近年来，随着我国的超高压和特高压输变电技术的迅速发展，输电能力的进一步提高，电网覆盖面积进一步的扩大，以提高大型电力变压器可靠性的变压器绝缘油中气体检测已经成研究热点。

对变压器绝缘油中气体检测技术的研究，将会进一步提高变压器的可靠性，乃至提高整个电网的安全性，对我国的电力发展具有重要的意义。

1.2 变压器绝缘油中气体的产生与检测方法
充油式变压器内绝缘采用绝缘油和绝缘纸的复合绝缘结构，能够承受很高的电压。

绝缘油由石油蒸馏、精炼而成，分子量在270-310之间，每个分子的碳原
-2-
第1章 绪论
-3-
子在19-23之间，其化学成分至少包含50%以上的烷烃(C n H 2n+2)，10%-40%左右的环烷烃(C n H 2n )以及5%-15%的芳香不饱和烃(C n H 2n-6)；绝缘纸主要成分为纤维素，纤维素是由许多葡萄糖基(C 6H 10O 5)借1-4配位键连接起来的大分子[9]。

通常变压器正常平稳运行时，绝缘油与绝缘纸分子状态稳定不会发生化学键断裂，绝缘材料正常劣化时会产生少量的H 2、CH 4、C 2H 6等气体。

变压器内部存在故障或者潜在故障时，主要以过热、放电等故障特征表现出来。

当变压器故障以热特征表现出来时，会使绝缘材料C-H 、C-C 化学键发生断裂，产生CH 3*、CH 2*、CH*、C*等自由基。

当温度升高到300-400°C 时，绝缘材料生成饱和气态烃CH 4。

当温度升高到500°C 时，绝缘材料生成C 2H 4和H 2的浓度迅速增加并且比例增大。

当温度进一步升高时，会伴随着放电故障与纤维素断键。

油纸绝缘局部放电产生H 2、CH 4、CO 、C 2H 2、C 2H 6和CO 2等气体，油中火花放电产生H 2、C 2H 2等气体，油中电弧产生H 2、C 2H 2、CH 4、C 2H 4和C 2H 6等气体，油和纸中电弧产生H 2、C 2H 2、CO 、CO 2、CH 4、C 2H 4和C 2H 6等气体[10]。

不同变压器故障产生的气体组成成分如表1.1所示[7]。

表1.1 变压器故障气体成分表
变压器故障类型
主要气体成分 次要气体成分 油过热
油和纸过热
油纸绝缘局部放电
油中火花放电
油中电弧
油和纸中电弧 CH 4,C 2H 4 CO,CO 2,CH 4,C 2H 4 H 2,CH 4,CO H 2,C 2H 2 H 2,C 2H 2 H 2,C 2H 2,CO,CO 2 H 2,C 2H 6 H 2,C 2H 6 C 2H 2,C 2H 6,CO 2 ――――― CH 4,C 2H 4,C 2H 6 CH 4,C 2H 4,C 2H 6
综上所述，变压器绝缘油中主要的故障气体包括CO 、CO 2、CH 4、C 2H 4、C 2H 2、C 2H 6、CH 4和C 2H 2等气体，但是对CH 4、C 2H 2气体检测可以覆盖所有的故障类型，能够反映变压器的运行状况和故障类型[11]，所以本文主要讨论CH 4与C 2H 2气体浓度检测。

自人类成功的使用电能开始，变压器的安全性就成为首要考虑的内容。

1921年，德国Max Buhholz 发明了气体瓦斯继电器，这种继电器开启了电力变压器故
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-4- 障检测的大门，至今仍是充油设备不可或缺的保护装置。

随着人类科学进步，变压器绝缘油中气体的检测方法也在不断的改进。

其中包括比较典型的几种方法如物理化学分析法、气相色谱法、传感器法、傅立叶变换红外光谱法(FTIR)、光声光谱法等[12]，这些方法对提高电力变压器的可靠性起到了很大的作用。

物理化学法是将待检测的气体与某种化学试剂反应，得到可以通过人体视觉观察的化学物质。

这种方法虽然可以检测出故障气体，但是存在操作复杂、可重复性不高、精度低等严重问题，因此它只在变压器绝缘油中气体检测的早期出现，现在基本已经被放弃使用。

质谱法(Mass Spectrometry ,MS)，即用电场和磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测的方法，主要的缺点是造价过于高，不能够广泛推广。

国内外主要的变压器绝缘油中气体检测方法总结如表1.2。

表1.2 国内外主要的变压器绝缘油中气体检测方法
检测方法
科研机构 检测气体种类 质谱法
1960年，美国能源部 CH 4,C 2H 4,H 2,C 2H 6, 电化学传感器
加拿大Syprotec C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6, CO, H 2 气相色谱法与热导
传感器 日本日立公司 CH 4,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,CO, CO 2, H 2 美国Micromonitors
CH 4,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,CO, CO 2 Raychem
CH 4,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,CO, H 2 气相色谱法与半导
体传感器
北京理工大学 CH 4,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,CO, H 2 上海交通大学 CH 4,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,CO, CO 2, H 2 传感器阵列法
重庆大学 CH 4,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,CO, H 2 傅立叶红外光谱法
加拿大Syprotec 公司 CH 4, C 2H 2, C 2H 4, C 2H 6, H 2O 光声光谱法 2003年，Kelman 公司 CH 4,C 2H 2,C 2H 4,C 2H 6,CO,CO 2,H 2,H 2O 传感器法，就是使用气敏传感器检测对应的变压器绝缘油中气体。

重庆大学BSZJ-IV 在线检测装置使用的自主研发传感器MQ 1、MQ 2、MQ 3、MQ 4、MQ 5、MQ 6组成的传感器阵列，能够同时检测CH 4、C 2H 2、C 2H 4、C 2H 6、CO 、H 2气体。

传感器阵列检测方法，有较高的精度，并且很容易实现变压器绝缘油中气体的实时在线监测。

尽管采用了BP 神经网络、灰色理论等新技术，但是传感器长期使用会老化，必须定期维护或者更换，在维护的过程中会出现难校准问题，因此传
第1章绪论
感器阵列油中气体的检测方法无法保证检测系统的准确性和稳定性。

气相色谱法最早由James和Martin在1952年提出。

变压器绝缘油中气体分子由载气(N2或纯净空气)带动通过色谱柱，不同的变压器绝缘油中气体分子与固定相分子之间发生了吸附、解吸等相互作用，使不同种类的变压器绝缘油中气体分子运动速度不同，进而实现不同气体分子种类的分离。

传统的气相色谱已经在电力系统中广泛应用，成为电力部门定期维护电路变压器所使用的主要油中气体检测方法。

气相色谱法与气体传感器结合的使用方法，解决了气体检测的诸多问题，是目前比较成熟的变压器绝缘油中气体的检测方法。

这种检测方法的精度有所提高，但是存在着检测周期长，因此无法做到实时在线监测且色谱柱分离效果受到温度的影响很大、操作复杂等，无法满足电力部门的实际应用要求。

傅立叶红外光谱法(FTIR)是基于光的干涉原理，待测气体置于迈克尔逊干涉光路中，首先移动动镜由探测器得到强度不断变化的背景和样品的干涉波，然后经傅立叶变换后得到红外光谱图，最后利用谱图分析方法对变压器油中多种气体进行定量分析[13,14]。

加拿大Syprotec公司的变压器看护单元(Transformer Nursing Unit,TNU)为采用傅立叶变换红外光谱技术变压器绝缘油中气体检测产品的代表，其灵敏度较高[15]，具体参数指标如表1.3所示。

表1.3 加拿大Syprotec公司看护单元油中部分溶解气体测量指标
气体种类灵敏度(μL/L) 测量范围(μL/L) CH4 1 1-1500
C2H2 1 1-1000
C2H4 3 3-1500
C2H620 20-1500
CO 5 5-2000 傅立叶变换红外光谱法在检测精度方面有很大提高，并且不需要定期维护传感器，没有复杂的气路控制，在变压器绝缘油中气体检测领域中有了很大的进步。

但是因为H2气体不吸收红外辐射，所以傅立叶变换红外光谱法无法检测H2气体。

傅立叶变换红外光谱法由于直接使用光学方法进行气体检测，在检测微量故障气体时灵敏度不高，不能够满足人们的需求，也就不能够实现变压器潜伏性故障的
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诊断和预测。

过于昂贵的价格，更让人们望而却步。

光声光谱技术比传统的油中气体检测方法要好的多。

光声光谱技术与气相色谱法相比，光声光谱技术不需要像色谱柱等气体分离装置，也就不需要载气、不需要设计复杂的气路。

检测过程更加简单，受到外界温度影响比较小，检测时间也比较短，在工业应用上更容易得到普及。

在实际应用中，光声光谱技术装置维护任务比较少，不需要定期更换色谱柱，操作技术更容易被电力部门一线人员掌握，不易出现操作失误等问题[16]。

待检测气体可以反复的使用，实验可重复，有利于进一步研究待检测气体与变压器故障之间的联系，对变压器故障诊断领域有促进的作用。

传感器法在长期稳定性上略显不足，传感器在长期运行中会出现老化等现象，受到自然界的影响也较大。

传感器本身品质也无法保持一致，存在一定误差。

更换传感器会导致记录数据不准确，无法做到长期稳定检测，在数据分析上也无法保证数据具有可比性。

而光声光谱技术变压器绝缘油中气体检测设备具有长期稳定性等优点，与传感器法相比要好得多。

傅立叶红外光谱法具有较高精度，但是占用体积大，检测时间长，无法做到在工业现场实时在线的检测，只能在实验室中进行气体检测。

由于H2不吸收红外光，所以傅立叶红外光谱法更无法检测H2气体，单纯使用傅立叶红外光谱法无法弥补这一缺陷。

基于光声光谱技术的变压器绝缘油中气体检测设备具有传统检测没有的诸多优点。

光声光谱技术精度高，目前精度最高经达到1μL/L。

检测的气体类型多，包括大部分的油中溶解CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、CO2、H2和H2O等故障气体。

光声光谱检测设备检测时间短、检测占用空间小、能够应用于工业现场使用，这些优势都决定着光声光谱技术在油中溶解气体检测方法将会有很大的发展。

因此光声光谱技术在变压器绝缘油中气体检测领域的应用正是目前研究热点。

1.3 光声光谱检测技术国内外发展现状
光声光谱检测技术经历了漫长的发展过程，这一发展过程也体现了人类在物质检测领域的科学进步。

光声光谱技术最早可以追溯到1880年由Alexander Bell 发现了光声效应。

Alexander Bell提出黑色、多孔、海绵状固体式样产生的声波较强[17]。

Tyndal和Ronetgen等科学家验证了Alexander Bell发现的光声效应[18]。

1938
第1章绪论
年苏联学者V eingerov设计了首台光声光谱气体检测装置，一定意义上实现了使用光声光谱技术检测混合气体成分的浓度。

随着激光技术、微音技术、微弱信号检测技术的快速发展，尤其是出现了大功率单色性好的激光器，实现了光声光谱技术应用于现代工业，表1.4总结了光声光谱技术在国外发展历程。

表1.4国外光声光谱技术的发展
时间科研机构/科学家科学成果(1ppt=106μL/L)
1968 Kerr,Atwood 检测了空气中水分子吸收的红外光谱
1978 J.Cihelka 检测了汽车尾气中甲烷、乙烯等废气浓度1990 F.J.M.Harren,J.Reuss 检测兰花凋谢时释放的乙烯精度达到20ppt 1996 F.G.C.Bjinen 对乙烯气体进行了检测,精度达到6ppt
1997 Bohren 同时检测了混合气体中的甲醇、乙醇、乙苯的浓度
研究了紫外线照射人体的损伤程度与1998 Frans Harren等人
皮肤的乙烯释放量之间的关系
2000 Nibker等人检测物质燃烧后排放CH4、CO、CO2气体浓度2000 Zelinger 检测甲苯、二甲苯精度达到106ppt 2002 荷兰Nijmegen大学乙烷的检测灵敏度达到10ppt水平我国的光声光谱技术相对于国外来说发展较晚，但是发展速度较快，目前已经接近世界先进的水平。

我国对光声光谱技术的研究开始于1977年，由北京大学首先采用光声光谱技术检测了大气中的污染气体。

表1.5总结了光声光谱技术在国内的发展历程。

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表1.5 国内光声光谱技术的发展
时间科研机构/科学家科学成果(1ppt=106μL/L) 1977 北京大学检测大气中的污染气体
1983
中国科学院长春
光学精密机械研究所
成功研制GS-1光声光谱仪
1995 大连理工大学于清旭检测NO2灵敏度达到370ppt 检测CH4灵敏度达到37ppt
1996 苏州大学研制成功了P-600型光声光谱仪1999 于清旭,尤斯.欧文斯乙醛气体对苹果乙烯产量的影响2004 王书涛检测SO2气体灵敏度达到120ppt 由表1.4与表1.5可见，光声光谱技术正在快速的发展，国内外许多科研机构与科学家投入了大量资源来进行研究。

与此同时，激光技术也在快速的发展，目前出现了红宝石激光器、可调谐的GaInAsSb/AlGaAsSb激光器、CO激光器等。

这些激光器激光功率更大、单色性更好，从而使得光声光谱技术检测气体的精确度不断提高。

研究结果表明，国外的研究成果表明在2002年，对乙烷的灵敏度已经达到了10ppt的水平。

我国2004年检测SO2的灵敏度达到了120ppt的水平，1995年检测NO2灵敏度达到370ppt、检测CH4灵敏度达到37ppt水平。

光声光谱技术已经应用到工业、农业、医学和环境等诸多领域，在各个领域中通常作为物质检测技术使用。

在农业领域，常常利用光声光谱可以检测二氧化碳、乙烯和乙醛等气体，研究这些气体与农作物新陈代谢的关系；利用光声光谱技术检测土壤中的有效磷等物质浓度来分析土壤营养情况。

在医学领域，光声光谱技术也有着独特的优势。

光声光谱技术最大的特点就是样品不需要预处理、不耗损待测样品、不污染待测样品，待测样品可反复的进行检测，具有较强的重复性。

医学上使用光声光谱技术对动物、人的身体组织和血液进行检测，用来寻找产生疾病或组织病变的原因。

因此，光声光谱技术也就。