混合干涉型分布式光纤天然气管道泄漏检测及定位方法研究

介绍了一种基于马赫-曾德尔和萨格纳克混合干涉仪原理的分布式光纤天然气管道泄漏检测系统.阐述了检测系统的检测原理及泄漏定位方法,在泄漏点距法拉第旋转镜为6 032m处进行了气体管道泄漏检测实验并重复做了20次试验,测试了传感光纤与泄漏点不同夹角对检测系统性能的影响.实验结果表明,该系统可以检测出管道内气体压力为0.3MPa、泄漏孔径为2.5mm的微小泄漏信号并进行定位,平均相对定位误差为1.29%.在40mm的管道外径下,传感光纤与泄漏点夹角在0～180°范围内,检测系统均能检测出泄漏信号并进行定位.     

基于光纤传感技术的易燃易爆气体泄漏监测研究

针对目前易燃易爆气体泄漏监测手段的不足,提出了一种使用光纤光栅传感技术进行实时监测的方法。根据实际工况搭建了管道输气系统,使用空气作为传输介质模拟了易燃易爆气体发生泄漏的过程。通过对监测点管道的振动加速度进行采集,利用降噪和傅里叶、变换的信号处理手段,对振动波形进行分析。结果表明:在管道发生泄漏时,管道振动的振动加速度会发生一定程度的减小,振动主频会略微变大。通过光纤光栅传感技术,对振动特征参数进行分析和计算,可实现管道泄漏点准确定位。     

分布式光纤传感器的周界安防入侵信号识别

在分布式光纤周界安防系统中,对距离较长、背景环境复杂的边境进行检测时,系统根据光缆沿线发生的事件进行识别.为了区分各种引起光缆振动的激励,本文根据入侵信号与环境引起的振动信号在小波尺度上方差幅值的分布特征,利用小波多尺度分析理论构造了由各尺度下的方差组成的特征向量,提出了根据方差特征向量的不同来识别各种振动信号的“尺度-方差”信号的方法.在实验系统中,光缆总长度为56 km,光源的功率为300 μW,工作波长为1 550 nm.实验结果表明,此方法可以有效区分入侵信号、环境噪声和人为活动引起的非入侵事件,提高了系统的检测概率和降低系统的虚警率.     

基于小波能谱和小波信息熵的管道异常振动事件识别方法

提出了基于小波能谱和小波信息熵的油气管道异常振动事件识别方法。基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤油气管道安全监测系统实时检测管道沿途振动信号,对测量的时间序列进行小波变换,根据小波系数计算小波能谱与小波信息熵,通过小波能谱和小波信息熵值两种测度识别不同的管道安全异常事件。港枣线成品油管道的现场实验结果表明,该方法可以快速有效地识别管道周围发生的泄漏及其他异常情况,其总体识别准确率达到98.5%,有效降低了误报警率,具有较强的在线工况识别能力。     

改进型分布式光纤水下输气管道泄漏检测仿真分析

针对现有干涉分布式光纤感测架构在系统结构复杂度与灵敏度方面的限制,通过对一种基于萨格纳克/马赫-曾德尔原理的干涉分布式光纤感测架构进行改进,仿真分析架构中的关键结构参数,确定了一种延迟光纤长度为2 km,调制器光纤为5 m,检测起点为距离法拉第旋转镜1.03 km的改进型分布式光纤感测架构.仿真结果表明,该结构能够有效地减小光信号损失,准确地定位管道泄漏点位置,从而为水下长输管道的泄漏检测提供了一种理想的感测模型架构.     

分布式光纤入侵信号检测与识别

分布式光纤声波传感(DAS)技术通过接收相干瑞利散射光的相位信息来探测声波或振动信号,具有灵敏度高、动态范围广等特性,可利用线性定量测量实现对信号的高保真还原.随着实际应用的需求不断提高,光纤入侵检测领域对事件的定位和识别提出了更高的要求,表现为对入侵事件的准确分类,因此将分布式光纤声波传感技术与模式识别(PR)技术相...     

分布式多参数光纤传感技术研究进展

分布式光纤传感系统利用光纤既能传感又能传输信号的特性实现对光纤沿线振动、应变、温度等物理量的长距离连续测量,在周界安防、电网管道监控、大型结构健康监测等领域具有十分广阔的应用前景。上述的实际应用中,事件或故障的发生通常表现为振动、应变以及温度等物理量的改变,振动的探测频响高低、应变探测的动态响应能力以及多参数的同时测量都会影响事件的定位或预警。因此,振动的宽频测量、应变的动态测量以及多参数测量,对事件定位和信息完整捕获起着至关重要的作用,能够推动分布式光纤传感的应用发展。本文介绍了近年来在分布式光纤传感系统中,基于瑞利散射的宽频振动测量、基于布里渊散射的应变动态测量以及基于多散射的多参数测量取得的研究进展。

     

基于扰动响应的输油管道泄漏检测方法

当管道无法产生足够的瞬态扰动时,将无法利用管道内部流动进行管道状态诊断,而基于扰动信号压力响应的管道泄漏检测方法可以克服这一缺陷。向有泄漏孔的管道引入扰动信号,通过分布式传感器采集动态压力,识别分析待测管道泄漏孔处对扰动信号的反射,实现泄漏检测与定位。同时,基于动网格技术模拟阀门启闭,建立了二维仿真模型,分析反射信号特征,得到了十分理想的检测效果。结果表明：扰动信号反射波的识别精度达7.659%;边界末端反射波的识别精度为0.121%;泄漏点定位误差为4.447%;而模拟结果可以实现精确定位。此外针对不同因素的影响进行分析,结果表明,扰动信号瞬态特征越强,泄漏孔尺寸越大,反射信号越明显,而管道运行压力对检测效果的影响十分有限。该方法与传统的泄漏检测方法相比具有明显的优越性,对于提高输油管道完整性管理水平具有极大的应用价值。     

天津大学光纤传感技术研究部分最新进展

本文介绍了天津大学在光纤传感技术研究领域的最新进展.主要为:基于白光干涉实现了非本征光纤法珀和FBG并行解调,法珀腔长测量误差0.81 μm,FBG波长测量误差14 pm;基于光纤有源内腔结构夹现了乙炔气体传感,灵敏度优于100ppm;基于保偏光纤实现了分布式传感,灵敏度可达6 cm;基于边缘滤波器开发了光纤光栅解调仪,波长分辨力可达1.2pm,扫描速率超过200kHz;采用全光纤OCT技术实现了牙齿模型的二维、三维扫描;实现了光纤陀螺光纤环的温度、振动等动态特性检测.     

管道泄漏在线监测系统的研制

管道运输在世界经济中扮演着越来越重要的角色,管道泄漏的在线监测和定位在管道安全管理过程中至关重要。本文介绍一种基于音波传感技术的管道泄漏监测系统,包括它的工作原理、结构设计、硬件设计、软件设计、泄漏信号分析以及系统不确定度评定等。应用实践表明,该系统有检测灵敏度高、动态响应速度块、泄漏点定位重复性好、定位精度高等优点,具有很好的推广应用价值。     

基于通信光缆的光纤油气管线预警系统

提出了一种以光纤分布式扰动传感器为核心,通过随油气管线一同敷设的标准通信光缆为传感介质的新型光纤管线预警系统.该系统利用激光干涉的原理对扰动信号进行实时探测,从而实现对挖掘、偷盗和第三方破坏等事件导致的扰动的实时监测和定位,从而达到管线安全预警的功能.该预警系统成功研制后分别在津唐输油处石油管线和杭州至嘉兴天然气管线进行了多次外场测试,该系统能在长达60 km的管线上实现250 m的定位精度,具有很好的定位稳定性.其测试结果表明:与传统油气管线监测手段相比,该系统具有无需外场供电、本质安全、灵敏度高,监测距离长、可定位以及可预警监测等技术优势,是未来油气管线监测的发展趋势.     

小波滤噪在布里渊光纤传感技术中的应用

针对布里渊分布式传感技术在实际工程应用中的测试信号受外界环境干扰从而影响测试精度的问题,本文提出采用小波信号处理方法对布里渊分布式光纤传感技术的实测信号进行滤噪处理,并以基于布里渊光纤传感技术的实体智能拉索的应变测试数据进行了验证.实验结果表明,该信号处理方法可以有效的消除测试应变中的噪声,提高了索力测试精度,滤噪前后拉索总平均测试索力相对于控制索力的最大相对误差分别为8.8%和5.1%,适合对含噪布里渊传感测试信号进行的滤噪处理.     

光纤与电子传感器负压波信号对比实验

负压波技术是管道泄漏监测的有效手段。为获取更精确的负压波拐点信息,提高信噪比,采用102.8 m管道实验平台,根据不同环境下传感器监测负压波信号,对光纤传感器与传统电子压力传感器在响应时间、静态稳定性、抗电磁干扰等方面进行了对比实验分析。实验结果表明,在同等的管道工况下,光纤传感器从泄漏负压波信号的获取到压力信号的重新恢复稳定约需30 ms,远优于电子传感器500 ms的响应时间。在静态稳定性实验中,光纤传感器压力信号输出稳定,压力波动范围±0.001 MPa,远小于电子传感器压力输出变化±0.006 MPa。综合评价分析表明,光纤传感器具有良好的稳定性及抗电磁干扰性能,在管道泄漏监测及能源、化工等领域有着广阔的应用前景。     

光学技术在气体浓度检测中的应用

阐述了目前气体浓度检测的7种常用光学方法,针对每种光学方法给予了详细的原理说明,列举了各种光学方法现场应用中的优缺点,以及针对光学方法优缺点所做的改进工作,提出了方法改进中的新颖想法,讨论了各种光学方法的结合使用。这其中包括常规光学气体浓度检测方法：光干涉法、光声光谱法、相关光谱法;以及新型光学气体浓度检测方法：可调谐半导体激光吸收光谱法、倏逝场型光纤气体传感法、空芯光子带隙光纤传感法、光纤环衰荡光谱法。结论指出,小型化、智能化、便携式、低功耗、高准确度、快速响应性及分布式多组分遥测技术成为现阶段光学法检测气体浓度的发展趋势。

     

国外光纤光纤带和带状光缆技术的最新发展

综合介绍了近年国外关于低衰耗的色散补偿光纤,非零色散位移光纤,用于恶劣环境的碳涂覆和氮化硅涂覆光纤的研究;光纤带制造技术包括光纤带的结构、涂层、性能、生产工艺,大芯数光纤带状光缆包括层绞式松管、中心松管式、骨架式、干缆芯带状光缆的设计制造技术的最新进展。     

基于独立分量分析的管道异常振动事件定位方法

针对传统互相关时延估计法定位管道故障点的局限性,提出了基于独立分量分析(ICA)的互相关时延估计方法用于管道异常振动事件定位.利用ICA滤波后的管道沿线振动信号进行互相关运算,抑制了相关高斯噪声引起的时延估计误差,为管道安全监测系统提供了一种新的高精度时延估计方法.仿真结果和现场实验数据表明,该方法可以快速精确地定位管道周围异常事件的发生位置,改善了相关运算的时延估计性能,相对于传统互相关时延估计法,可进一步降低时延估计的平均误差和均方差,具有更高的定位精度和定位一致性.     

塔里木油田套管气密封检测技术现状及分析

为降低油田气井套管泄漏造成的事故风险,油田采用气密封检测技术来排查和检测完井套管的泄漏情况,保障套管的完整性,对塔里木油田气密封检测的原理、标准、现状、检测压力和检测时间进行了分析,并抽取部分检测报告对气密封检测检出套管不合格的原因进行了分析.结果表明:经卸扣、清洗、涂抹螺纹脂、排除外界干扰后再次检测,合格套管所占的比...