基于表面波的分布式光纤管道泄漏检测系统

对基于光纤光栅的油气管线泄漏检测系统进行研究,提出基于表面波的分布式监测系统方案。通过布设若干个光纤光栅震动传感器检测泄漏点产生的表面波,经由数据处理模块进行相关的计算,从而判断是否泄漏、泄漏点的位置,达到泄漏检测与定位目的。     

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。     

一种用于管道地面标记的MEMS仿生矢量声传感器

随着管道越埋越深,基于声检测原理的地面标记是现今管道技术的发展趋势.针对目前对管道内检测器标记难的现状,首次提出一种高灵敏度、高信噪比、高分辨率的新型MEMS仿生矢量声传感器运用到地面标记系统中.该文将该传感器与目前广泛应用在地面标记系统中的压电陶瓷振动传感器和动圈式高灵敏度地震检波器进行了不同的模拟对比实验.实验结果表明,MEMS仿生矢量声传感器具有检测距离长,可靠性能好,对土壤环境要求低等优点,从而验证了MEMS仿生矢量声传感器检测微弱信号的可行性和其在标记定位管道内检测器方向的良好的应用前景.     

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。     

由声表面波器件和LB膜构成的气体传感器

叙述了用声表面波器件和ＬＢ膜制作的几种气体传感器的设计原理和基本特性，它们具有高灵敏度和优良的选择性。这些传感器已成功地应用于ｐｐｂ级ＮＯ２气体的检测和在识别系统中识别有气味的气体。     

基于光纤压力传感器的管道监控系统研究

针对运输管道埋设于土壤中面临的泄漏或堵塞点难发现、难定位的问题,结合光纤压力传感器高灵敏度、高抗干扰的特性,设计了一种基于光纤压力传感器的管道监控系统。系统采用包覆有合适热膨胀系数材料的单模光纤组成的偏振型压力传感器,能很好地克服外界环境温度扰动;采用模块化设计的压力敏感探头以20 m间距均布于管线上,形成信号点阵列源;结合点阵列数据重构与插值定位算法确定故障点的位置。结果表明:该系统的光纤压力传感器可有效克服温度变化对传感测量的不良影响,5.5 km范围内对故障点的定位精度在1 m内。     

基于声表面波技术的飞机结冰预警系统研究

飞机结冰严重影响飞行安全,现有结冰传感器都只在飞机结冰后才进行告警。利用声表面波结冰传感器及声表面波温度传感器设计了飞机结冰预先告警系统。研究了声表面波结冰传感器的原理,并设计了传感器信号的告警逻辑关系,通过等效电路对无线声表面波冰传感器进行仿真。仿真结果表明,声表面波飞机结冰预警系统可用以降低结冰信号的虚警率。     

无线无源声表面波传感器的天线匹配方法

针对无源无线声表面波传感器无线信号的有效传输,提出了一种无线无源声表面波传感器的天线阻抗匹配方法。该方法根据声表面波传感器的阻抗特性,可直接进行天线设计,并使天线的输入阻抗与声表面波传感器的输出阻抗共轭匹配。实践中,利用声表面波传感器的梅森(Mason)等效电路模型,及由微带传输线和分布式电容构成的匹配网络,在传感器谐振点附近频率段内,对传感器和天线进行共轭匹配及性能优化。对比共轭匹配前、后的仿真结果可知,声表面波传感器得到了最大的功率传输。     

载波对分布式光纤泄漏检测系统的影响研究

为了实时进行管道泄漏检测与定位,采用了能够长距离、动态检测泄漏信号的干涉式分布式光纤传感技术。分析了该干涉仪的泄漏检测原理、泄漏源定位方法,并通过实验研究了载波对传感器性能的影响。由实验结果可知,当1阶贝塞尔函数达到极值时,传感器性能最佳;而贝塞尔函数远离极值点时,无法实现信号检测。结果表明,选取较佳的载波参量,该传感器能够准确地确定泄漏源位置,且定位误差为0.99%。     

一种新的直线型Sagnac光纤干涉仪管道泄漏检测系统及其定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位。利用法拉第旋转镜将传统Sagnac干涉仪的环形结构改为直线型结构,使其适用于各种复杂管道的布放。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在泄漏点距法拉第旋转镜为4.020 km处进行了泄漏有无及定位的研究。实验结果表明,该系统很好地检测到泄漏源的有无,又较准确地确定了泄漏源位置且最大定位误差小于118 m。     

基于电活性高分子声表面波CO气体传感器研究

为克服现有CO气体传感器精度低,工作温度高,成本高的缺点,对基于聚苯胺敏感膜的多层结构声表面波气体传感器进行了试验与理论研究,并推导了声表面波气体传感器的敏感作用公式.传感器采用声表面波双通道带延迟线的谐振器结构,将电活性高分子CO气体敏感材料(掺杂有In2O3的聚苯胺)覆盖在一条延迟线路上形成敏感膜(0.5～1.2μm).将此声表面波CO气体传感器放在CO气体中在-40～+85℃范围内进行测试实验,实验结果显示,该声表面波CO传感器的敏感性好,敏感速度和恢复速度快,精度高.     

充液管道中声发射波的传播及衰减特性研究

分析了声发射波在液体载荷作用下管道中的声学特性,并对钢管中的几种不同模态的声发射波在液体管道中的传播和衰减特性进行了测量。以一条长41.4 m的充水管道为例,对水载作用下的声发射管道泄漏检测及定位技术进行了研究,当管道内压力为0.6 MPa,两传感器相距40 m时,采用相关分析等信号处理方法,可检测到直径1 mm的针孔形泄漏,相对定位误差为2.9%。     

声表面波CO气体传感器温度误差补偿方法研究

要提高声表面波(SAW)气体传感器的测量精确度,温度补偿是主要难题.目前有许多补偿方法,但其效果不佳.采用软件方法进行温度补偿的研究在国内外已成热点,但选用神经网络对声表面波气体传感器进行温度补偿罕见报道.该文以西北工业大学研发的声表面波CO气体传感器为研究对象,通过理论分析和实验,得到了声表面波CO气体传感器的温度特性曲线.提出了一种利用BP人工神经网络对声表面波CO气体传感器温度误差进行修正的新方法.计算机仿真和试验结果表明,该法能有效改善传感器的输出特性,且速度快,精度高,鲁棒性强,便于用硬件实现,具有较高的推广应用价值.     

LPS诱导的胸腺细胞凋亡对瘦素的抑制作用

要提高声表面波(SAW)气体传感器的测量精确度,温度补偿是主要难题.目前有许多补偿方法,但其效果不佳.采用软件方法进行温度补偿的研究在国内外已成热点,但选用神经网络对声表面波气体传感器进行温度补偿罕见报道.该文以西北工业大学研发的声表面波CO气体传感器为研究对象,通过理论分析和实验,得到了声表面波CO气体传感器的温度特性曲线.提出了一种利用BP人工神经网络对声表面波CO气体传感器温度误差进行修正的新方法.计算机仿真和试验结果表明,该法能有效改善传感器的输出特性,且速度快,精度高,鲁棒性强,便于用硬件实现,具有较高的推广应用价值.     

以光纤传感器测量化学物品泄漏

光时域反射计量的快速和定位精度在探测管道的泄漏中找到新应用。能源和化学公司现在从车辆和直升飞机上以目视检查管道,但难于发现泄露。为了很快停止泄漏,理想的解决办法是用传感器引导工人到问题出现处。曼彻斯特科技大学的Ｆ.Ｋｏｖａｓｉｎｋ认为他可用光纤传感器解决这个问题。不像有保护的通信光纤,环境在外,此种光纤被掺有与管道中化学材料反应的材料包层覆盖。假如产生泄漏,包层中的化学反应使光纤性能变坏,反射计可精确告诉出事位置,引导修理人员很快到发生事故地点。对基于电化学的传感器或半导体电池也进行了试验。它们测定精确…     

基于MSP430的输油管道检漏系统的设计

输油管道安全运营是一项重要工作,为检测管道泄漏情况,设计一种基于MSP430的管道泄漏检测系统。该系统通过微线检漏传感器(MLLD Sensor)采集端口的电压高低来判断管道是否泄漏。通过DS18B20温度传感器和KE-260/210压力传感器分别采集管道温度和压力信息,最终由单片机汇总采集信息通过基于CC1101的无线通信模块发送给中继单元。本设计的原理简单、电路功耗低、检测结果相对可靠、对环境适应性强、具有很好的普适性。     

36°YX-LiTaO_3/SiO_2结构Love波气体传感器研究

该文研究了一种覆盖六氟-2-羟基异丙基聚硅氧烷(SXFA)敏感膜,并针对有机磷化学物检测的新型Love波传感器,采用36°YX-LiTaO3与SiO2分别作为Love波延迟线器件的压电基底与波导层材料。将所研制的Love波器件作为差分振荡器的频率控制单元,结合SXFA敏感膜,开展了针对甲基磷酸二甲(DMMP)的气体传感实验,分析了不同波导层膜厚对Love波传感器气体响应的影响,并与传统瑞利型声表面波模式的气体传感器性能进行了对比,实验结果显示,Love波模式传感器表现出高灵敏度特性。     

油气管道安全分布式光纤预警系统研究

研究了一种新型的基于Mach-Zehnder光纤干涉仪的油气管道安全分布式光纤预警系统及其基于小波包的信号分析方法。该预警系统沿管道同沟敷设光缆,利用其中的三条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器,实时地检测管道沿途所发生的泄漏及其他异常事件,并采用基于小波包分析的"峭度-状态"法辨别管道沿线所发生的异常情况。最后对现场实验数据及其信号处理结果进行分析,结果表明该预警系统可以有效地对管道周围发生的泄漏和其他异常情况进行检测和辨别。     

光栅辅助的表面波传感器研究

采用严格耦合波方法研究了普通棱镜耦合的表面波传感器与光栅辅助的表面波传感器的传感特性。设计了工作在1550nm处的一维光子晶体与光栅的材料参数与结构参数。光栅的深度为20nm,周期为524.6nm,占空比为0.5。模拟计算表明,光栅的引入导致双共振峰的出现,表面波的模式出现分裂。当外界折射率变化时,两个共振峰向相反的方向移动。利用双共振峰的这种特性进行传感,可以使光栅辅助的表面波传感器的角度灵敏度提高到普通棱镜结构的表面波传感器的3倍以上。     

基于振荡器的声表面波传感器信息敏感模型研究

声表面波(SAW)传感器多参数信息敏感的高灵敏度和弱选择性是影响其应用的一对突出矛盾。该文基于SAW信息敏感的基本原理,把SAW传感器的信息敏感性流程表达为信息流程和信号流程两个相互关联的过程,并借助SAW振荡器的外界振动(ΔI)→SAW速率变化(Δv)→SAW延迟线相位变化(Δφ)→振荡器输出信号频率变化(Δω)的过程映射能力,建立起SAW传感器的信息敏感过程的信号表达模型。进一步深入研究了SAW传感器信息敏感的本质及多参数信息敏感奠定了基础。