分布式光纖管道安全檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)現(xiàn)有的石油、天然氣管道安全檢測(cè)技術(shù)存在的問題,探索不依賴于管道流體輸送參數(shù)變化的管道安全檢測(cè)技術(shù).因此,本文首次提出了一種基于Mach-Zehnder 光纖干涉儀原理的分布式光纖管道安全檢測(cè)技術(shù),其主要研究?jī)?nèi)容是根據(jù)相位調(diào)制型光纖傳感機(jī)理研制一套具有很高的檢測(cè)靈敏度和定位精度,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn)的分布式光纖管道安全檢測(cè)系統(tǒng).該項(xiàng)研究?jī)?nèi)容得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目"流體管網(wǎng)泄漏檢測(cè)的新方法與關(guān)鍵技術(shù)研究"(60534050)資助.

2、 本文提出了一種新型的管道安全分布式光纖檢測(cè)方法,采用光纖干涉儀原理設(shè)計(jì)了分布式光纖傳感器.對(duì)傳感器的檢測(cè)靈敏度的影響因素進(jìn)行了分析和研究,提出了一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的抑制溫度漂移對(duì)檢測(cè)靈敏度影響的方案.根據(jù)光纖的各種護(hù)套對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度的影響,設(shè)計(jì)了高靈敏度傳感光纜結(jié)構(gòu). 研制了一套分布式光纖管道安全檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)組成器件的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究.采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一套管道安全分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)軟件系

3、統(tǒng),完成了信號(hào)采集、存儲(chǔ)和信號(hào)處理以及相關(guān)計(jì)算等功能. 分析了小波閾值消噪的原理和方法,采用小波軟閾值消噪對(duì)在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)條件下的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行了處理,獲得了良好的消噪效果,有效地提高了檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度. 提出了基于小波包分析的"頻帶-能量"特征向量提取方法用于管道安全分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)的特征提取.通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室管道泄漏信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管道檢測(cè)的三種不同事件的信號(hào)特征提取,分析和研究了各種檢測(cè)信號(hào)的特征向量分布情況.

4、 根據(jù)分布式光纖管道安全檢測(cè)原理,提出了一種新的分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)定位方法,利用分布式光纖傳感器兩端檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間差確定管道沿線所發(fā)生事件位置,采用相關(guān)函數(shù)計(jì)算傳感器兩端檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間差.通過定位試驗(yàn),分析了檢測(cè)系統(tǒng)的定位誤差.提出了極性相關(guān)時(shí)差測(cè)量法和互功率譜時(shí)差測(cè)量法,從而可以有效地減少檢測(cè)信號(hào)時(shí)差的計(jì)算量,提高了檢測(cè)系統(tǒng)的定位實(shí)時(shí)性. 試驗(yàn)結(jié)果表明,本論文提出的分布式光纖管道安全檢測(cè)技術(shù)不僅可以檢測(cè)管道的泄漏,而且