目錄
第1章 概論 1
1.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜檢測診斷技術(shù)的背景 1
1.1.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化 1
1.1.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜檢測技術(shù) 2
1.1.3 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷技術(shù) 3
1.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜檢測診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀 20
第2章 表面增強(qiáng)拉曼光譜基底電場分布及增強(qiáng)機(jī)理仿真 23
2.1 表面增強(qiáng)拉曼光譜基底電場分布仿真 23
2.1.1 仿真軟件 23
2.1.2 模型構(gòu)建 23
2.2 納米結(jié)構(gòu)對(duì)表面增強(qiáng)基底增強(qiáng)效果的影響 24
2.3 納米材料對(duì)表面增強(qiáng)基底增強(qiáng)效果的影響 26
2.3.1 金屬納米材料的介電常數(shù) 26
2.3.2 金屬納米顆粒材料對(duì)表面增強(qiáng)基底增強(qiáng)效果的影響 27
2.3.3 襯底材料對(duì)表面增強(qiáng)基底增強(qiáng)效果的影響 28
2.4 納米顆粒間距對(duì)表面增強(qiáng)基底增強(qiáng)效果及一致性的影響 30
2.4.1 間距對(duì)電場分布和電場強(qiáng)度的影響 30
2.4.2 間距對(duì)基底增強(qiáng)因子的影響 32
2.4.3 間距對(duì)基底一致性的影響 33
2.5 納米顆粒粒徑對(duì)表面增強(qiáng)基底增強(qiáng)效果及一致性的影響 33
2.5.1 粒徑對(duì)電場分布和電場強(qiáng)度的影響 33
2.5.2 粒徑對(duì)基底增強(qiáng)因子的影響 36
2.5.3 粒徑對(duì)基底一致性的影響 36
第3章 界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底的增強(qiáng)效果及一致性 38
3.1 銀納米顆粒和襯底的制備與表征分析 38
3.1.1 化學(xué)試劑和材料的選擇 38
3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇 38
3.1.3 銀納米顆粒的制備 39
3.1.4 銀納米顆粒的表征分析 40
3.1.5 金膜制備及表征 41
3.2 界面自組裝拉曼光譜表面增強(qiáng)基底制備方法 42
3.2.1 液-固界面自組裝制備方法 42
3.2.2 氣-液界面自組裝制備方法 43
3.2.3 兩種自組裝制備方法的表征對(duì)比分析 44
3.3 液-固界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底增強(qiáng)效果及一致性分析 46
3.3.1 液-固界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底增強(qiáng)效果 46
3.3.2 液-固界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底一致性 49
3.4 氣-液界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底增強(qiáng)效果及一致性分析 49
3.4.1 氣-液界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底增強(qiáng)效果 49
3.4.2 氣-液界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底一致性 51
3.5 兩種界面自組裝表面增強(qiáng)拉曼光譜基底性能對(duì)比分析 52
第4章 金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)拉曼光譜基底的增強(qiáng)效果及一致性 54
4.1 金銀核殼結(jié)構(gòu)的制備與表征分析 54
4.1.1 材料與試劑的選擇 54
4.1.2 金銀核殼結(jié)構(gòu)的制備方法 54
4.1.3 金銀核殼結(jié)構(gòu)的表征分析 55
4.2 金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)基底制備與表征 58
4.2.1 金銀核殼結(jié)構(gòu)SERS基底制備方法 58
4.2.2 金銀核殼結(jié)構(gòu)SERS基底表征 58
4.3 金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)拉曼光譜基底電場及增強(qiáng)因子仿真 59
4.3.1 模型構(gòu)建 59
4.3.2 粒徑對(duì)金銀核殼結(jié)構(gòu)電場分布和電場強(qiáng)度的影響 60
4.3.3 粒徑對(duì)金銀核殼結(jié)構(gòu)增強(qiáng)因子的影響 61
4.4 金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)拉曼光譜基底增強(qiáng)效果及一致性分析 62
4.4.1 金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)拉曼光譜基底增強(qiáng)效果 62
4.4.2 金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)拉曼光譜基底一致性 63
4.4.3 不同SERS基底性能的對(duì)比分析 64
第5章 基于金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)的變壓器油中糠醛拉曼光譜檢測特性 66
5.1 變壓器油中糠醛拉曼光譜未增強(qiáng)原位檢測方法 66
5.1.1 拉曼光譜檢測平臺(tái) 66
5.1.2 變壓器油中糠醛拉曼光譜未增強(qiáng)原位檢測可行性分析 67
5.1.3 變壓器油中糠醛拉曼光譜未增強(qiáng)原位檢測定量分析方法 69
5.1.4 拉曼光譜信噪比計(jì)算 70
5.2 糠醛分子拉曼光譜化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)仿真 71
5.2.1 糠醛分子拉曼譜峰仿真 71
5.2.2 糠醛分子化學(xué)增強(qiáng)拉曼光譜效應(yīng)仿真 72
5.3 基于金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)的變壓器油中糠醛拉曼光譜檢測方法 73
5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品配制 74
5.3.2 實(shí)驗(yàn)檢測方法 74
5.3.3 特征峰選取方法 74
5.4 基于金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)的變壓器油中糠醛拉曼光譜定量分析 75
5.4.1 不同糠醛濃度檢測 75
5.4.2 定量分析模型 76
5.4.3 最小檢測濃度 76
5.5 金銀核殼結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)基底對(duì)變壓器油中糠醛
拉曼光譜檢測性能影響及分析 77
5.5.1 增強(qiáng)因子計(jì)算 77
5.5.2 一致性分析 78
5.5.3 抗氧化能力分析 79
第6章 基于分子動(dòng)力學(xué)模擬的電氣設(shè)備油紙絕緣老化過程及其與拉曼特征的關(guān)聯(lián) 80
6.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化過程 80
6.1.1 纖維素絕緣紙老化物理化學(xué)過程 80
6.1.2 礦物絕緣油老化物理化學(xué)過程 82
6.2 基于分子動(dòng)力學(xué)的電氣設(shè)備油紙絕緣老化仿真 83
6.2.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化分子動(dòng)力學(xué)仿真原理 84
6.2.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化分子動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析 85
6.3 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼特征關(guān)聯(lián)分析 92
6.3.1 基于老化特征物的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜關(guān)聯(lián)分析原理 92
6.3.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化特征物拉曼仿真及分析 93
第7章 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜及平衡化光譜數(shù)據(jù)庫的建立 98
7.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化樣本的獲取 98
7.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜檢測 102
7.2.1 便攜式電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜現(xiàn)場檢測裝置 102
7.2.2 電氣設(shè)備油紙絕緣拉曼光譜 108
7.3 電氣設(shè)備油紙絕緣拉曼光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理 110
7.3.1 尖峰去除 110
7.3.2 平滑去噪 113
7.3.3 圖譜歸一化 115
7.4 原始及平衡化電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜數(shù)據(jù)庫的建立 116
7.4.1 原始電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜數(shù)據(jù)庫 116
7.4.2 平衡化電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜數(shù)據(jù)庫 118
第8章 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜多尺度特征提取及分析 120
8.1 基于隨機(jī)森林算法的油紙絕緣老化拉曼光譜原始特征遴選 120
8.1.1 油紙絕緣老化拉曼光譜原始特征遴選原理 120
8.1.2 油紙絕緣老化拉曼光譜重要特征分析 123
8.2 基于線性判別分析的不同老化階段電氣設(shè)備油紙絕緣拉曼光譜特征提取 124
8.2.1 油紙絕緣拉曼光譜類別特征提取原理 124
8.2.2 油紙絕緣拉曼光譜類別特征分析 127
8.3 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜聚合度映射特征提取 129
8.3.1 基于偏最小二乘算法的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜聚合度映射特征提取及分析 129
8.3.2 基于二次互信息的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜聚合度映射特征提取及分析 134
第9章 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜集成增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法 140
9.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜集成增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷模型的建立 140
9.1.1 附加動(dòng)量修正的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷模型 140
9.1.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜集成增強(qiáng)反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷模型 142
9.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷分析 144
9.2.1 實(shí)驗(yàn)室樣本的油紙絕緣老化拉曼光譜診斷 144
9.2.2 運(yùn)行設(shè)備的油紙絕緣老化拉曼光譜診斷 147
9.3 不同狀態(tài)電氣設(shè)備油紙絕緣樣本拉曼光譜老化診斷修正 149
9.3.1 換油后電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜分析 150
9.3.2 換油后電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜預(yù)測 151
9.3.3 基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的換油后拉曼光譜老化診斷修正 156
第10章 不同油紙比例電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜多分類支持向量機(jī)診斷方法 162
10.1 不同油紙比例電氣設(shè)備油紙絕緣老化反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)仿真 162
10.1.1 油紙絕緣老化反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)建模 162
10.1.2 老化反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬方法 164
10.1.3 老化反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析 165
10.2 不同油紙比例電氣設(shè)備油紙絕緣加速熱老化試驗(yàn) 168
10.2.1 試驗(yàn)材料 168
10.2.2 加速熱老化試驗(yàn)設(shè)計(jì) 169
10.3 老化特征量及微觀表象 170
10.3.1 老化特征量及測量方法 170
10.3.2 微觀表象分析 172
10.4 基于隨機(jī)森林算法的特征重要性評(píng)估及篩選 174
10.4.1 特征重要性評(píng)估方法 174
10.4.2 特征篩選與分析 176
10.5 不同油紙比例條件下拉曼光譜修正模型 177
10.5.1 拉曼光譜的變化與分析 177
10.5.2 拉曼光譜修正系數(shù)的計(jì)算 179
10.5.3 拉曼光譜修正模型的建立 182
10.6 基于多分類支持向量機(jī)的拉曼光譜老化診斷方法 187
10.6.1 診斷模型的建立及參數(shù)優(yōu)化 187
10.6.2 參數(shù)尋優(yōu)及拉曼特征診斷結(jié)果分析 189
第11章 不同種類電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜散射變換及診斷方法 192
11.1 電氣設(shè)備油紙絕緣反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬理論基礎(chǔ) 192
11.1.1 模擬油紙熱解過程分子動(dòng)力學(xué)力場 192
11.1.2 模擬油紙熱解過程分子動(dòng)力學(xué)系綜 193
11.2 不同種類電氣設(shè)備油紙絕緣材料分子模型構(gòu)建 193
11.2.1 環(huán)烷基油分子模型構(gòu)建 194
11.2.2 石蠟基油分子模型構(gòu)建 196
11.2.3 絕緣紙纖維素及不同種類油紙分子模型構(gòu)建 197
11.3 油模型、油紙混合模型反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬及結(jié)果分析 199
11.3.1 反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬 199
11.3.2 不同油分子模型熱解結(jié)果分析 200
11.3.3 油紙混合分子模型熱解結(jié)果分析 202
11.4 不同種類電氣設(shè)備油紙絕緣材料拉曼活性分析 203
11.5 不同種類電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜深度散射網(wǎng)絡(luò)變換 205
11.5.1 小波變換與小波散射變換 206
11.5.2 深度散射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 207
11.5.3 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜深度散射網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建及散射特征分析 208
11.6 不同種類電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜散射特征診斷模型 214
11.6.1 支持向量機(jī)分類思想 214
11.6.2 基于多分類支持向量機(jī)的老化診斷模型 218
11.6.3 不同種類油紙絕緣老化拉曼光譜散射特征診斷結(jié)果分析 220
第12章 結(jié)合圖數(shù)據(jù)庫的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法 222
12.1 溫度、水分對(duì)電氣設(shè)備油紙絕緣老化樣本拉曼光譜的影響 222
12.2 考慮溫度、水分影響的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜數(shù)據(jù)庫 224
12.2.1 基于圖論的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜數(shù)據(jù)庫建立方法 224
12.2.2 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜數(shù)據(jù)庫分析 226
12.3 基于線性判別分析的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜特征提取 228
12.3.1 油紙絕緣老化拉曼光譜特征提取原理 228
12.3.2 考慮溫度、水分影響的電氣設(shè)備油紙絕緣拉曼光譜特征分析 230
12.4 基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法 231
12.4.1 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜圖卷積神經(jīng)診斷模型建立 231
12.4.2 考慮溫度、水分影響的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷結(jié)果分析 234
12.4.3 基于粒子群優(yōu)化算法的參數(shù)優(yōu)化 236
12.5 電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜不同診斷方法的對(duì)比分析 239
12.5.1 基于譜聚類的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法 239
12.5.2 基于支持向量機(jī)的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法 243
12.5.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電氣設(shè)備油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法 246
參考文獻(xiàn) 250