双包层光纤微弯传感器及其暗场检测技术研究

提出一种基于双包层光纤和耦合器的双包层光纤微弯传感器结构及暗场检测方法.通过理论和仿真分析,建立了双包层光纤弯曲损耗的理论模型;通过对光纤结构参数与传感器灵敏度关系的仿真,获得了实验用光纤最佳结构参数;理论和仿真分析了变形器的最佳周期、齿间距和齿数问题;对双包层光纤微弯传感器及其暗场检测方法进行了实验研究,结果显示,传感器输出光场与光纤形变之间有着较好的线性关系.     

缆索拉力光纤微弯传感器及其非线性补偿

缆索拉力监测对相关行业的安全生产具有重要意义。提出一种新型缆索拉力光纤微弯传感器,介绍了带有弹簧的传感器结构,给出了传感器力学传递函数关系式,通过对梯形弹簧的非线性特性分析,说明梯形弹簧可用于缆索拉力光纤微弯传感器的非线性补偿。实验测试结果表明,经过梯形弹簧非线性补偿的缆索拉力光纤传感器可以获得很好的线性响应。该缆索拉力光纤传感器可应用于电梯、塔吊、起重机、空中索道等场合的拉力监测。     

石油管道监测系统的研究与设计

结合石油管道在实际应用中存在的问题,通过分析常用的石油管道监测技术,研究和设计了一种石油管道监测系统.论述了石油管道监测系统的3种功能,即管道泄漏监测功能、管道变形监测功能、管道视频监测功能.设计了硬件系统总体结构,包括服务器(主控系统)、客户终端、通信网络、传感器,以及软件系统总体结构,包括数据采集模块、数据库服务器模块、监测与定位模块、通信接口模块、人机界面模块和客户端模块.通过建立石油管道监测系统,能够实现全自动的监测报警与定位,保证了石油管道的正常运行.     

火灾场景室内建筑物形变监测系统设计

针对火灾场景下，常规形变监测手段因无法克服恶劣环境而导致检测精度、通信效率、数据可信度降低的问题，设计基于LoRaWAN架构的建筑物形变监测系统。本系统主要包括倾角传感器、温度传感器、基于LoRaWAN的数据采集器以及网关。通过工字梁加负载形变试验，验证系统具有在火灾场景中实时传输建筑物内部可信形变数据的功能。     

基于物联网技术的油气管道安全监测可视化管理系统

针对长距离油气管道安全监测与管理范围大、距离远而不易实时监测、准确定位等问题,提出了基于传感器、通信、计算机等物联网技术设计的油气管道安全监测系统方案,有效利用现代技术对长距离油气传输管线进行监测管理.简述了系统架构、主要组成和基本原理.系统中的安全监测传感器模块由压力传感器与短程通信模块综合集成;辅助与应急监测包括车载查验系统和微型无人机查验系统,形成管道故障立体监测体系;系统管道泄漏远距离定位采用光纤应变分布法既提高了定位精度又兼顾了通信.该方案部分已在多个工程领域成功应用,满足现场监测管理要求,系统应用前景广阔.     

基于主动式全景视觉的管道形变检测及重构技术的研究

研究了一种采用主动式全景视觉传感器(ASODVS)的 管道内表面全方位检测方法。基于主动式全景视觉检测原理, 提出了一种能够快速、全方位获取管道内壁三维点云信息,实现视觉检测管道形变的全景激 光视觉系统; 利用携带有ASODVS的爬行机器人进入管道内部,采集激光横断扫描全 景图像;然后根据提 取的管道内壁三维点云数据计算最小直径、横断面面积等几何特征判断变形率;最后根据三 维点云圆周分 布的特征,采用三角格网模型进行三维重构。实验结果表明:基于主动式全景视觉的管道内 壁全方位检测 系统能够实时完成对管道凹凸形变的检测和识别,并恢复管道内壁的三维形貌,具有较高的 检测精度。     

基于光纤传感原理的泄露检测研究

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,用在时频域中具有表征信号局部特征能力的小波分析方法,确定光纤两端两个测试信号的时延,可以实时地监测管道沿途发生的泄漏情况.     

光纤负压波管道泄漏监测系统

管道泄漏引发的负压波信号及其沿管道衰减程度与管道工况、长度及泄漏孔直径等因素有关。针对传统负压波监测方法定位精度低、可靠性差等问题,提出了一种光纤负压波管道泄漏监测方法。由泄漏负压波在管道中传播规律,通过提高传感器布设密度,降低信号衰减强度,得到了更清晰的负压波下降沿拐点信息。根据泄漏点所在传感器区间不同,提出了自适应负压波波速数值计算方法。在实验室分别对光纤与传统负压波泄漏监测方法进行对比分析,实验结果显示,在泄漏量为管道总运输量5%的工况下,光纤监测法泄漏定位误差小于1.6%,较传统的监测方法能获得更高的管道泄漏监测灵敏度及定位精度,具有更加广阔的应用前景。     

应用FBG应变箍传感器的管道安全监测研究

为了对管道的腐蚀以及泄漏进行长期、实时监测, 研发了一种光纤Bragg光栅(FBG)应变箍传感器,利用研发的传感器测量管道的环向应变,通 过环向应变的测量实现管道腐蚀以及泄漏的监测。为了探讨本文方法的可行性,将研发的FB G应变传感器安装在PVC管道上,进行腐蚀与泄漏的模拟实验,实验结果表明,研发的FBG应 变箍传感器可以测量到管道壁厚变化以及泄漏产生的负压波信号。表明用研发的传感器进行 管道腐蚀以及泄漏的方法是可行的。     

基于光纤传感技术的大型船闸人字门形变监测方法研究

为实时了解船闸人字门长期满负荷工作可能带来的结构安全问题,提出了一种基于光纤光栅(FBG)传感技术的人字门结构形变在线监测方法。通过对人字门结构进行建模与仿真,弄清门体整体受力分布情况；根据受力分布情况,在人字门上布置若干光纤光栅倾角传感器,实时动态监测门体各部位倾斜角度；将动态倾角变化量转化为结构形变量,建立门体拱度与各点形变量之间的映射关系。结果表明,光纤光栅倾角传感器具有良好的重复性,能够准确反映闸门开、关运行过程；所监测门体最大受力区域为门底枢止水附近,最大拱度在0.1°以内,最大形变量在7mm以内。