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光纤分布式声波传感器管道压力监测系统

管道监控

油气管道泄漏监测技术

随着我国国民经济的高速发展,社会对能源尤其是油气资源的需求量越来越大。在国家能源战略中,油气储运的建设和发展关系到为国民经济建设和社会发展提供长期、稳定、经济、安全的能源保障的战略全局。管道运输是继公路、铁路、水路、航空运输之后的第五大运输方式,其发展状况直接体现了一个国家运输业的水平。故管道泄漏的监测技术成为科技工编辑的研究热点。

光纤分布式声波传感器管道压力监测系统

现有技术中,对于管道中的流体压力测量通常采用机械压力表,在测量时在机械压力表与管道测量孔位间通过若干顺序连接的支管管件、手动阀门和接口转换法兰形成测量管路,测量管路各部件间的衔接密封处往往是发生泄漏的高风险区,一旦泄露会造成经济损失和潜在的人身伤害。同时机械压力表的测量误差较大测量实时性较差。 现如今管道泄漏的实时和精准检测均通过光纤分布式声波传感器(DAS)实现,其中较为常用的基于相位敏感型光时域反射仪管道监测技术存在以下几个缺点:

空间分辨率与传感距离之间存在矛盾关系:探测光脉冲的持续时间越短则其空间分辨率越高,但这将导致脉冲能量的下降,瑞利散射光的信噪比降低,传感距离和测量灵敏度都会恶化;

由瑞利散射光之间的干涉作用引起的相干衰落噪声会影响传感器的检测能力,在基于光纤传感技术DAS系统中,各种解决方法在去除相干衰落噪声的同时都会伴随着其他性能(如,频率响应、空间分辨率)的降低。 基于光纤的油气管道泄漏监测系统,将高性能分布式光纤声波传感技术和小波降噪算法应用于输气管道泄漏的检测,空间分辨率由探测光信号的扫频范围决定而与光脉冲持续时间无关,从而解决了传统 技术中空间分辨率与探测距离之间的矛盾,能够实现米级高空间分辨率、高灵敏度与长传感距离,同时去除环境噪声的影响,显著提升了对微弱泄漏信号的检测灵敏度。

分布式光纤传感技术的特点

由于分布式光纤传感器具有传感空间范围大、传感与传光为同一根光纤、系统结构简单、使用方便、单位长度内信号获取成本低、性价比高等优选被广泛地应用于管道泄漏的监测技术中。传统的的光纤分布式声波监测系统中,利用传感光纤上的不同单位长度间的背向瑞利散射信号作为传感信号的载体,进一步完成相应位置上的传感信号的相位变化解析,以测得传感信号。然而,由于背向瑞利散射信号非常微弱,且环境噪声极易改变光在传输过程中的偏振态,导致传感信号淹没在噪声信号中,造成系统无法解调出相应的传感信号。

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