分布式光纖管道安全檢測技術(shù)研究.pdf

1、針對現(xiàn)有的石油、天然氣管道安全檢測技術(shù)存在的問題,探索不依賴于管道流體輸送參數(shù)變化的管道安全檢測技術(shù).因此,本文首次提出了一種基于Mach-Zehnder 光纖干涉儀原理的分布式光纖管道安全檢測技術(shù),其主要研究內(nèi)容是根據(jù)相位調(diào)制型光纖傳感機理研制一套具有很高的檢測靈敏度和定位精度,結(jié)構(gòu)簡單,容易實現(xiàn)的分布式光纖管道安全檢測系統(tǒng).該項研究內(nèi)容得到了國家自然科學基金重點項目"流體管網(wǎng)泄漏檢測的新方法與關(guān)鍵技術(shù)研究"(60534050)資助.

2、 本文提出了一種新型的管道安全分布式光纖檢測方法,采用光纖干涉儀原理設(shè)計了分布式光纖傳感器.對傳感器的檢測靈敏度的影響因素進行了分析和研究,提出了一種簡單、實用的抑制溫度漂移對檢測靈敏度影響的方案.根據(jù)光纖的各種護套對檢測系統(tǒng)靈敏度的影響,設(shè)計了高靈敏度傳感光纜結(jié)構(gòu). 研制了一套分布式光纖管道安全檢測系統(tǒng),對檢測系統(tǒng)的各個組成器件的工作原理進行了詳細的分析和研究.采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計了一套管道安全分布式光纖檢測系統(tǒng)軟件系

3、統(tǒng),完成了信號采集、存儲和信號處理以及相關(guān)計算等功能. 分析了小波閾值消噪的原理和方法,采用小波軟閾值消噪對在實際現(xiàn)場條件下的檢測信號進行了處理,獲得了良好的消噪效果,有效地提高了檢測系統(tǒng)的檢測靈敏度. 提出了基于小波包分析的"頻帶-能量"特征向量提取方法用于管道安全分布式光纖檢測系統(tǒng)的檢測信號的特征提取.通過對實驗室管道泄漏信號和現(xiàn)場實際管道檢測的三種不同事件的信號特征提取,分析和研究了各種檢測信號的特征向量分布情況.

4、 根據(jù)分布式光纖管道安全檢測原理,提出了一種新的分布式光纖檢測系統(tǒng)定位方法,利用分布式光纖傳感器兩端檢測信號的時間差確定管道沿線所發(fā)生事件位置,采用相關(guān)函數(shù)計算傳感器兩端檢測信號的時間差.通過定位試驗,分析了檢測系統(tǒng)的定位誤差.提出了極性相關(guān)時差測量法和互功率譜時差測量法,從而可以有效地減少檢測信號時差的計算量,提高了檢測系統(tǒng)的定位實時性. 試驗結(jié)果表明,本論文提出的分布式光纖管道安全檢測技術(shù)不僅可以檢測管道的泄漏,而且