油气管线泄漏监测分布式光纤传感器的研究

提出了一种长距离油气管线泄漏在线监测的分布式光纤传感器。在油气管线附近并行铺设一条光缆，利用光纤作为传感器，拾取由油气管线泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的压力和振动信号。在实验室中，把工作窗口为1310nm、芯径为50／125μm的多模光纤作为传感光纤，在O．6MPa泄漏气流的作用下进行了实验。在光入射端，用光时域反射计对上述事件引发的损耗进行定位；在光输出端，用光功率计检测光功率的变化，并根据信号特征来判定事件的类型。研究结果表明，分布式光纤传感器可以对长达几十公里的管线泄漏进行监测，且定位精度在几十米之内。因此，分布式光纤传感器可用于远距离油气管线泄漏的实时在线监测。     

基于EMD的油气管道安全分布式光纤预警系统信号分析方法

针对油气管道安全分布式光纤预警系统检测信号的非平稳特征，提出了基于经验模态分解（EMD）的信号分析方法．预警系统基于Mach—Zehnder光纤干涉仪原理，沿油气管道同沟敷设光缆，利用其中三条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器，实时检测管道沿途所发生的泄漏及其他异常事件．该信号分析方法将检测信号通过EMD分解为多个平稳的固有模态函数（IMF）之和，选择若干包含信号主要信息的IMF分量对其进行峭度分析，提取几种事件信号的特征．最后分析了现场实验数据及其信号处理结果．研究结果表明，该方法可以有效地对管道周围发生的泄漏和其他异常情况进行特征提取．     

基于小波奇异值分析的管道泄漏特征提取研究

分布式光纤泄漏检测技术在油气管道泄漏监测领域有广泛的应用前景。本文通过分布式光纤测温系统获取输油管道实时的温度信号,利用小波奇异值分析对信号进行特征提取,判断管道的泄漏程度及位置。实验结果表明:小波奇异值分析不仅对严重泄漏时的温度信号可突出特征,而且对于轻微泄漏情况下或干扰作用下特征信息微弱的温度信号,具有很好的降噪、特征提取的作用。     

基于压电传感器的管道泄漏监测仪的研制

提出了通过提高输油管道泄漏信号的信噪比进而提高泄漏检测的可靠性和灵敏度的方法；在定量分析、比较压阻式压力传感器和压电式动态压力传感器各自信号的特征和信噪比的基础上，提出了基于压电传感器的管道泄漏监测方法。阐述了基于压电传感器的管道泄漏监测、定位原理以及基于MSP430F149单片机的管道泄漏监测仪软、硬件设计方法及实现。现场泄漏检测试验结果表明，基于压电传感器的管道泄漏监测仪可以较好地提高泄漏检测的可靠性和灵敏度。     

基于光纤分布式测温的热力管道泄漏定位系统

针对传统热力管道泄漏巡检方式存在的准确度不高、抗干扰能力差等不足，采用光纤分布式测温的方法测量热力管道沿线温度场，当发生泄漏时，管道中的热水或蒸汽会流出并改变泄漏点周围的温度场，系统可以快速捕捉温度变化并实时定位泄漏点。实验检测系统性能指标为温度精度(温度测量值与真实值间的误差)±1℃,空间分辨率≤2 m,目前已成功应用于济宁运河电厂热力管道的检测中，精确地测量了热力管道沿线15 km的温度变化，并成功对一处泄漏行为进行了报警，表明分布式光纤测温系统在热力管道泄漏监测领域具有广阔的应用前景。     

分布式光纤油气管道监测系统研究

提出一种基于混沌理论的监测分布式光纤管道泄漏监测系统的方法,采用Duffing相轨迹法和Lyapu-nov指数法检测微弱的正弦信号,建立了基于混沌理论的分布式光纤管道泄漏检测系统的数学模型,并且进行了实例验证。     

鱼跳电站混凝土面板裂缝的光纤监测分析

光纤传感技术监测混凝土面板裂缝，主要应用光纤的后向散射光或前向散射光损耗时域检测技术，通过显示损耗与光纤长度的关系，检测外界信号场分布于传感光纤上的扰动信号。分布式光纤传感技术在鱼跳电站混凝土面板坝石坝上的应用，首次进行了光纤与混凝土面板浇筑同期埋设新工艺的探索，通过后期监测部分虿果的分析，取得了较好的效果。显示了光纤传感技术在混凝土面板监测中的重要意义，为深入研究光纤传感技术提供了可喜的经验。     

基于支持向量机的油气管道安全监测信号识别方法

针对基于经验风险最小化原则的传统学习方法的不足,提出了一种基于支持向量机的油气管道安全识别方法通过基于Mach．Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤振动信号传感器获取管道沿线振动信号,利用基于小波包分解的“能量-模式”方法提取振动信号的特征向量,并利用支持向量机根据振动信号的特征对其进行识别,判断管道沿线是否有异常事件发生．利用现场实验数据对该方法进行验证分析．结果表明,该方法识别正确率较高,实时性好．     

基于Bragg光棚的天然气管线泄漏识别方法

天然气存在可压缩性强,动态特性缓慢等特点,传统输油管线泄漏检测方法难以适用于天然气管线的泄漏检测.本文提出采用准分布式光纤Bragg光栅传感技术实现天然气管线泄漏的在线监测技术.利用一条光纤Bragg光栅光缆作为传感器并行铺设在天然气管线附近,拾取管线由于泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的应变信号,通过匹配光栅法和自动识别技术检测管线泄漏并进行定位.仿真实验结果表明,该方法可以实现对天然气管线泄漏进行诊断并准确定位.     

基于Bragg光栅的天然气管线泄漏识别方法

天然气存在可压缩性强,动态特性缓慢等特点,传统输油管线泄漏检测方法难以适用于天然气管线的泄漏检测。本文提出采用准分布式光纤Bragg光栅传感技术实现天然气管线泄漏的在线监测技术。利用一条光纤Bragg光栅光缆作为传感器并行铺设在天然气管线附近,拾取管线由于泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的应变信号,通过匹配光栅法和自动识别技术检测管线泄漏并进行定位。仿真实验结果表明,该方法可以实现对天然气管线泄漏进行诊断并准确定位。     

煤矿井下R-OTDR光纤EEMDMAF去噪算法研究

针对煤矿井下管道存在的潜在瓦斯泄露、粉尘爆炸等问题,提出了基于Ｒ-OTDＲ( Ｒaman Optical Time Domain Ｒeflectometry) 分布式光纤温度传感器的管道安全监测方法,分析了Ｒ-OTDＲ 光纤的技术原理。对于采集过程中温度信号噪声干扰问题,分别采用滑动平均滤波和EEMD( Ensemble Empirical Mode Decomposition) 两种方法进行去噪。仿真结果表明,单独使用两种方法都不能得到最优的去噪结果。将融合滑动平均滤波及EEMD去噪算法,并采用3 个指标用于效果判定。实验结果表明: 先滑动平均再EEMD 能有效去除信号中的干扰噪声,极大地提高了信噪比和系统测量精度,相比传统算法而言,系统传感效率更高。     

A distributed optical fiber bi-directional strain-displacement sensor

Abstract A distributed optical fiber strain-displacement sensor is developed, which consists of an optical fiber gauge of strain-dis-placement and an optical time domain reflectometer (OTDR). The operational principle is the modulation of fiber loss in OTDR, i. e. thestrain and displacement in monitoring position are obtained from the bending loss of optical fiber bonded on the optical fiber gauge of strain-displacement. After examining the strain and displacement in the cantilever and the micro displacement rack respectively, the result indi-cates that the distributed optical fiber gauge of strain-displacement can monitor strains or displacements in different sensitive lengths. Thekey technique for measuring bi-directional strain-displacement is the pretreatment of bending of the freely suspended optical fibers, whichcan be identified with OTDR by inserting time delay optical fiber.     

用荧光光纤技术检测局部放电信号传感器的研究

为探索利用放电光效应对局部放电进行检测的新方法 ,在分析荧光光纤和局部放电的光谱特性的基础上 ,提出了用来检测放电的三种荧光光纤传感器的结构。对 3种传感器特性进行了试验研究比较 ,并将其中一种传感器用于高压电机的局部放电检测。结果表明该传感器和其它检测手段相配合可以有效地提高电机定子绝缘状态监测与保护的可靠性。采用相关分析可以提高传感器的灵敏度。     

光纤传感器对煤岩体声发射的检测

为实时掌握煤岩体安全状况,将光纤Sagnac传感器应用于煤岩体的声发射检测。当煤岩体因外力或内部缺陷产生的声发射信号被光纤传感器检测到,光纤传感器输出端的输出光强便发生变化;通过对输出光强进行监测,并经傅立叶变换后得到声发射信号的频率特征。对整个系统进行计算机仿真,结果表明,该系统适用于煤岩体声发射信号的特征识别。     

用于光纤传感网的窄线宽多波长光纤光源研究

窄线宽多波长光纤光源是光纤传感系统中的重要光源,可同时为多路复用技术中的传感器阵列提供所需的多个工作波长．为此对多波长光纤光源的稳态输出进行了数值模拟,理论分析了未泵浦掺铒光纤长度对输出线宽的窄化作用．同时实验构建了一种带有单程反馈和线宽窄化机制的多波长光纤光源,测量分析了这2种机制以及激光腔输出耦合比对多波长输出结果的影响．实验实现功率谱不平坦度〈土3dB时,多波长个数可达27个,3dB线宽约0．06nm,波长在50GHz范围内整体连续可调．     

基于干涉型分布式光纤技术的水下管道泄漏检测实验分析

为解决复杂水下管道的泄漏检测问题,以干涉光路为基础,构架面向水下管道应用的分布式光纤泄漏检测系统.在水下波导实验室,以直径为200 mm的铸铁沥青输气管道为对象,研究水流波动条件(流速为2～6 m/s)、气压0.5～1.4 MPa下,分析Sagnac原理中零点频率和泄漏点在宽频范围内的对应关系,建立零点频率分辨率和定位的关系,消除水下环境干扰信号的影响.实验结果表明:该系统可用于水下输气管道泄漏检测,对于6.5 km测试间距,可有效测定泄漏源位置,定位误差小于2.0％.     

光纤传感器及其应用研究

光纤传感器技术在现代检测及自动控制中的应用非常广泛,本文从光纤基本原理及光纤特性等方面,对光线的物理特性进行分析和研究,并利用其不同于传统传感器的优越性能,针对我省采矿工业的安全监控系统,提出一种全光网络的安全监控方法.此方法安全、可靠、精度高.     

光纤传感技术在油田开发中的应用进展

相对于传统电学传感器,光纤传感器具有体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、不产生电火花以及可实现分布式、实时在线、永久性监测等特点,得到了众多科研工作者的广泛关注,并在油田开发中获得了广泛应用。对应用于油田开发中的光纤传感技术的原理和发展现状进行了介绍,主要包括用于温度、压力、流场、声波、应力等方面检测的光纤传感技术。阐述了各种光纤传感技术在油田开发中的具体应用,通过对各传感技术的优缺点进行分析,并与现有的传统传感技术比较,指出了光纤传感技术在油田开发应用中的巨大优势和广阔前景,并对光纤传感技术在油田勘探和开发中的进一步的应用和发展进行了展望。