分布式光纖感溫機(jī)理及其管道檢漏應(yīng)用研究.pdf

1、管道輸運(yùn)作為液態(tài)和氣態(tài)物料重要的輸送手段，在各行各業(yè)中具有廣泛地應(yīng)用，對現(xiàn)代社會(huì)的生活、建設(shè)和發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，并隨之也帶來巨大的安全挑戰(zhàn)，其中管道泄漏正是長期以來影響管道輸運(yùn)安全的頑疾之一。因此，管道檢漏技術(shù)的研究和應(yīng)用一直受到業(yè)界的普遍重視，業(yè)已發(fā)展了眾多的技術(shù)手段，其中根據(jù)泄漏點(diǎn)局部溫度突變而實(shí)施的分布式光纖管道檢漏技術(shù)，由于具有監(jiān)測范圍廣、實(shí)時(shí)性高、成本低廉和在線監(jiān)測能力強(qiáng)等諸多技術(shù)優(yōu)勢，成為目前最具發(fā)展?jié)摿蛷V闊應(yīng)用前景的方法

2、之一。但是，該技術(shù)在測溫精度及其空間分辨率以及溫變因果關(guān)系判別即溫度場解耦等方面仍存在較大的挑戰(zhàn)?；谝陨媳尘?，本學(xué)位論文提出開展分布式光纖感溫機(jī)理及其管道檢漏應(yīng)用的研究。在系統(tǒng)了解光纖傳光特性及分布式光纖感溫機(jī)理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展提高光纖測溫精度及其空間分辨率以及溫度場解耦等關(guān)鍵技術(shù)的研究，發(fā)展一種基于激光編碼和區(qū)間定標(biāo)的高性能光纖測溫技術(shù)，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜耦合溫度場的分類識(shí)別。同時(shí)，研發(fā)出一套基于分布式光纖測溫的管道檢漏系

3、統(tǒng)，開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究。本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)在于:
　　第一章，闡述管道物料輸運(yùn)及開展管道檢漏的重要意義，系統(tǒng)了解分布式光纖測溫及檢漏應(yīng)用相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，分析面向管道檢漏應(yīng)用的分布式光纖測溫技術(shù)存在的問題，為本文的研究指明方向，并對各章節(jié)的研究內(nèi)容進(jìn)行安排。
　　第二章，分析光纖傳光特性及基于拉曼散射的分布式光纖測溫機(jī)理，實(shí)現(xiàn)分布式光纖測溫的理論建模。同時(shí)，在確定管道檢漏系統(tǒng)功能和性能目標(biāo)的基礎(chǔ)上，完

4、成基于分布式光纖測溫的管道泄漏檢測系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)，并凝練出有待解決的關(guān)鍵技術(shù)。
　　第三章，開展分布式光纖高性能測溫技術(shù)的研究。在基于采樣積分進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用激光脈沖編碼優(yōu)化空間分辨率，并采用分區(qū)間溫度定標(biāo)策略及空間溫度場多段擬合模型改善測溫精度，有效提升分布式光纖的測溫性能。
　　第四章，開展基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度場識(shí)別技術(shù)研究。根據(jù)溫度場的漸變特性及通過對溫度信號(hào)相關(guān)性的分析，利用霍特林變換實(shí)現(xiàn)溫度場特征

5、參數(shù)的提取。同時(shí)，針對溫度耦合因素的模糊特性，在確定Takagi-Sugeno模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其學(xué)習(xí)算法的基礎(chǔ)上，發(fā)展一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度場識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜耦合溫度場的識(shí)別，有效明確管道局部溫度突變的因果關(guān)系，從而提高管道檢漏的魯棒性。
　　第五章，采用分布式體系結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)策略，以光纖為感溫部件，在研發(fā)激光信號(hào)發(fā)射、接收調(diào)理和數(shù)字化等硬件模塊以及相關(guān)軟件模塊的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)的集成，研發(fā)出一套基于分布式光纖測溫的管