基于光纤传感及小波分析的管道泄漏检测与定位技术

利用一条高双折射单模光纤和一根普通单模光纤构成分布式光纤传感器,通过检测管道沿途发生的泄漏信息,可以实时地监测管道沿途发生的泄漏情况;用在时频域中具有表征信号局部特征能力的小波分析的方法确定光纤两端两个测试信号的时延,进而即可确定泄漏点的位置.文中阐述了其测试原理和泄漏点定位方法,理论分析和仿真试验结果表明,该方法可以有效提高管道泄漏测试的灵敏度和定位精度,非常适用于管道小泄漏点的检测.     

检测石油管道冰堵与定位的光纤传感器的研究

寒冷地区成品油管道冰堵现象时有发生.利用分布式光纤传感器检测管道沿途发生的冰堵信息;利用具有表征信号局部特征能力韵小波分析的方法确定光纤两端2个测试信号的时延,进而即可确定冰堵点的位置.阐述了其测试原理和堵塞点定位方法,理论分析和仿真实验结果表明:该方法可以有效提高管道冰堵测试的灵敏度和定位精度.     

基于光纤传感和小波变换的管道泄漏定位技术

研究了一种基于Sagnac光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检测和定位技术,利用单模光纤作为分布式传感器,可以有效地检测管道沿线所发生的泄漏信息,并实现泄漏点定位。阐述了检测系统的组成和工作原理,分析了检测系统定位方法。采用小波阈值消噪对泄漏信号进行处理,可以有效地提高零点频率的辨识性。结果表明:该检测技术具有较高的测试灵敏度和定位精度。     

光纤光栅分布式传感系统及其输气管道泄漏检测

针对传统方法难以精确诊断输气管道泄漏的难题,提出采用分布式光纤光栅(FBG)传感技术实现天然气管道泄漏的在线监测技术.利用光纤光栅温度传感器和分布式光纤温度传感器的温度特性,结合天然气管道泄漏处的温度场变化规律,进行了光纤光栅分布式检测系统和分布式光纤泄漏检测系统研究.着重分析了光纤光栅分布式传感系统的构成及其原理,介绍其具有其它传感系统无法比拟的优越性及应用领域,并初步建立了光纤检测系统实施方案.     

面向管道安全监测的R-OTDR分布式光纤测温系统

针对长距离管道存在潜在泄漏及火灾等问题,提出了基于后向自发拉曼散射效应和光时域反射原理(R-OTDR)的分布式光纤温度检测方法用于管道安全监测.理论上分析了该方法在管道泄漏方面的检测原理,设计了R-OTDR分布式光纤温度监测系统,采用累加平均融合小波降噪的方法在改善系统测量精度的同时保证了系统实时性.在实验室中对系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10 km,测温量程-25℃～+200℃,测温精度±1℃,定位精度≤2 m,响应时间<3 s.同时在管道铺设现场进行了模拟实验,结果表明,该系统能够实现管道沿线温度的监测并准确定位,满足管道沿线泄漏和火灾的监测需求.     

管道应力危害BOTDR分布式光纤检测系统

针对长距离地下油气管道因地质沉降导致管道应力破坏的问题,本文提出了基于布里渊光时域反射（BOTDR）原理的分布式光纤应变检测方法。理论分析了油气管道受地质沉降产生应力变化的检测原理,设计了BOTDR分布式光纤应变检测系统。通过累加平均进行信号降噪处理,同时融合列文伯格-马夸尔特（Levenberg-Marquardt）算法,改善系统测量精度。系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10km,应变最大量程为8500με,应变测量误差为±46με、重复性测量偏差为±36με,定位误差为±2m,空间分辨率为1m,满足对管道沿线受应力危害的预警需求。     

光纤管道安全预警系统的研究与应用

介绍了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道安全预警系统。该系统利用与油气管道同沟敷设的普通通信光缆中的3根光纤作为分布式传感器,长距离连续监测油气管道沿线的土壤振动情况,并分析判断可能威胁油气管道安全的破坏事件,及时报警,起到安全预警的作用,能够对这些事件进行精确的分析和定位,详细阐述了系统的原理和组成。经过理论分析和测试结果表明,该系统具有较高的灵敏度和定位精度。     

分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用

分布式光纤传感技术由于能够获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息,非常适合用于长距离管道泄漏检测。介绍了分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用情况和面临的问题,对该技术在管道泄漏检测中的应用前景进行了展望。     

光纤传感监测压力管道泄漏技术进展综述

有效预防并解决长输压力管道在运行中发生的泄露和爆管故障是传输工程中的一大技术瓶颈。近几年,刚兴起的光纤传感技术在压力管道检漏方面的应用相比于传统检测方法有着诸多的优势。光纤传感监测管道泄露的技术主要分为分布式与准分布式两大类,结合国内外压力管道检漏技术的发展现状,分别论述分布式与准分布式光纤传感技术在压力管道检漏方面的应用。     

环境因素对光纤传感管道安全预警系统性能的影响

由于管道长时间的运行磨损、设备的自然老化、地理和气候环境的变化以及人为损坏等原因,泄漏故障时有发生,在给人们的生命、财产和生态环境造成了巨大威胁的同时,也会造成资源浪费。光纤传感器以与管道伴随埋设的通信光缆为传感器件,与监控主机组成管道安全预警系统,对管道安全进行实时监控,并针对管道外部入侵和管道泄漏事件进行预警(报警)和定位,是现阶段行之有效的管道安全监控设备。由于管道沿线地质条件恶劣、周边环境复杂,对光纤传感器性能的影响较大,限制了光纤传感器的实际应用。通过分布式光纤传感器对真实的地下管道进行实地测试,采集和分析了各种测试数据,对不同地质条件和复杂环境下的分布式光纤传感器性能变化进行了定量分析,验证了环境因素对分布式光纤传感器性能产生的影响。该研究为分布式光纤传感器的信号分析和模式识别提供了帮助,有利于分布式光纤传感器在实际工程中的应用。     

基于改进型马赫-曾德干涉仪原理的管道安全预警系统研究

提出了一种采用5根光纤纤芯构成的改进型双Mach-Zehnder干涉仪原理的的分布式光纤管道安全预警系统,系统利用管道同沟铺设的通讯光缆,采集管道沿线的微震动信号,系统使用3×3耦合器得到两路相位差信号,解调外界扰动造成的相位变化,得到两个强相关的信号,使用顺反两个方向光信号经过扰动点的时间差定位扰动点的位置,提高了系统的保护距离和定位精度.     

基于分布式光纤传感的热网膨胀节膨胀量测量方法

在热力管网中,膨胀节作为缓冲管道的关键部分,极易因变形扭曲引发泄漏故障,进而致使热网瘫痪.实时准确测量膨胀节的膨胀是评估管网健康状态的有效途径.对此,本文提出一种基于分布式光纤传感技术的膨胀节膨胀量的新型检测方法,建立了膨胀量检测模型,并通过实验验证了方法的有效性.研究结果表明,测量误差随着光纤绕制圈数增大而减小,通过调节绕制圈数,可以将误差范围控制在3%以内.这不仅为热网膨胀节的膨胀量检测提出了一种新思路,同时也为分布式光纤传感技术在热网健康状态检测领域的应用奠定了一定的理论基础.     

基于分布式光纤传感的水下输气管道泄漏检测与定位分析

介绍了一种基于Sagnac/Mach-Zehnder混合干涉仪原理的分布式光纤传感水下输气管道泄漏检测及定位系统。在强干扰微小泄漏情况下,通过分布式光纤传感器获取由管道泄漏引起的光干涉信号,采用小波包方法对信号进行多层分解,提取小波包能量特征,用欧式距离法对管道泄漏与否进行聚类分析;对泄漏系统利用零点频率进行精确定位,并将基于零点频率的传统检测定位、经小波去噪和最小二乘曲线拟合处理后的检测定位及本文提出的检测定位三种方法进行对比分析,统计了系统虚警率（FAR）。实验结果表明,该系统能准确识别管道泄漏,本文提出的泄漏检测定位法虚警率最低,与经小波去噪和最小二乘曲线拟合处理后的检测定位法相比,虚警率降低了6.6%,提高了系统泄漏检测定位的可靠性。     

光纤测温预警系统在唐山不锈钢110kV变电站的应用

本文介绍了分布式光纤测温预警系统在唐山不锈钢110kV变电站的应用,重点介绍了分布式光纤温度传感的原理、主要技术指标、系统的安装与调试,并对故障诊断情况进行了介绍,实践证明,该系统运行效果良好,能保障公司的安全生产。     

Application of radial basis function neural network for information processing in fiber optical distributed measuring systems

The paper discusses tomography reconstruction of distributed physical fields. The problem is shown to be solved by using distributed measuring networks based on optical fibre sensors. Special attention is paid to tomography measuring networks based on measuring elements with integrated sensitivity. The advantages of radial basis function neural networks (RBFNN) for data processing of signals in the distributed fiber optical measuring systems are studied. RBFNN specifics which enhance the efficiency of computations of physical fields and technical and technological objects under reconstruction are key issues. Comparative analysis of the operating efficiency of RBFNN method and standard analytical and algebraic method for fiber-optical tomography reconstruction is reported. The article is published in the original.     

基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量

为了实时获取结冰风洞喷雾耙温度场数据,需要采用温度传感器采集温度信号,传统的热电阻式温度传感器需要连接大量长距离线缆,占用大量喷雾耙内部空间;为提高温度场测量的质量效率,对基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量技术进行了研究;首先,分析了喷雾耙温度场测量概况,研究了分布式光纤测温方法;其次,设计了U型光纤布线方法,建立基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量系统;最后,实现了20层喷雾耙温度场全局测量,并对喷雾耙温度场分布进行了详细分析;经实际应用表明,喷雾耙温度场测量系统可为喷雾耙电加热系统提供了温度反馈,大大提高了温度场测量效率。