光纖傳感技術(shù)在長(zhǎng)輸管道的泄漏檢測(cè)與定位中的應(yīng)用.pdf

1、由于自然腐蝕、老化以及人為破壞等原因，長(zhǎng)輸管道泄漏時(shí)有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境破壞甚至人員傷亡。因此對(duì)于管道泄漏的檢測(cè)與定位技術(shù)的研究就具有重大意義。目前，分布式光纖傳感器的研究是國(guó)內(nèi)外無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，但是，雖然國(guó)內(nèi)外針對(duì)用于大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的分布式光纖溫度、應(yīng)變傳感器進(jìn)行了許多卓有成效的研究工作，但這些傳感器一般用以檢測(cè)靜態(tài)損耗和變化緩慢擾動(dòng)，不適合管道泄漏實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且對(duì)小泄漏不敏感。迄今為止，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有形成一套完

2、善的、有效的用于長(zhǎng)距離管道泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的分布式光纖傳感系統(tǒng)。 本課題特點(diǎn)在于，采用基于Sagnac效應(yīng)的分布式光纖聲學(xué)傳感器對(duì)管道泄漏進(jìn)行檢測(cè)和定位。 綜述了管道泄漏監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀和使用的傳統(tǒng)方法，以及分布式光纖傳感技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向等內(nèi)容。 理論上研究了泄漏聲發(fā)射信號(hào)對(duì)光信號(hào)的相位調(diào)制機(jī)理和泄漏聲信號(hào)的光學(xué)參數(shù)表征；討論了Sagnac非互易相位調(diào)制的干涉原理，并用此原理設(shè)計(jì)了分布式光纖聲學(xué)傳感器；從理論上討

3、論了壓電陶瓷(PZT)模擬聲發(fā)射信號(hào)的機(jī)理，并設(shè)計(jì)了用于模擬泄漏信號(hào)的PZT相位調(diào)制器。 闡述了偏振控制器的工作原理，比較了幾種常用的偏振控制器，給出了描述傳輸光偏振態(tài)的方法及偏振角的計(jì)算方法。 將分布式光纖聲學(xué)傳感器應(yīng)用到管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)中，首先判斷是否有泄漏發(fā)生，并對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位。在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)總長(zhǎng)10.044km時(shí)，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際泄漏點(diǎn)相對(duì)誤差為0.44％；采用直線型結(jié)構(gòu)，在系