光纖分布式聲波傳感器管道壓力監(jiān)測系統(tǒng)

油氣管道泄漏監(jiān)測技術(shù)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)能源尤其是油氣資源的需求量越來越大。在國家能源戰(zhàn)略中，油氣儲(chǔ)運(yùn)的建設(shè)和發(fā)展關(guān)系到為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展提供長期、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全的能源保障的戰(zhàn)略全局。管道運(yùn)輸是繼公路、鐵路、水路、航空運(yùn)輸之后的第五大運(yùn)輸方式，其發(fā)展?fàn)顩r直接體現(xiàn)了一個(gè)國家運(yùn)輸業(yè)的水平。故管道泄漏的監(jiān)測技術(shù)成為科技工作者的研究熱點(diǎn)。

光纖分布式聲波傳感器管道壓力監(jiān)測系統(tǒng)

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于管道中的流體壓力測量通常采用機(jī)械壓力表，在測量時(shí)在機(jī)械壓力表與管道測量孔位間通過若干順序連接的支管管件、手動(dòng)閥門和接口轉(zhuǎn)換法蘭形成測量管路，測量管路各部件間的銜接密封處往往是發(fā)生泄漏的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，一旦泄露會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和潛在的人身傷害。同時(shí)機(jī)械壓力表的測量誤差較大測量實(shí)時(shí)性較差。 現(xiàn)如今管道泄漏的實(shí)時(shí)和精準(zhǔn)檢測均通過光纖分布式聲波傳感器(DAS)實(shí)現(xiàn)，其中較為常用的基于相位敏感型光時(shí)域反射儀管道監(jiān)測技術(shù)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

空間分辨率與傳感距離之間存在矛盾關(guān)系：探測光脈沖的持續(xù)時(shí)間越短則其空間分辨率越高，但這將導(dǎo)致脈沖能量的下降，瑞利散射光的信噪比降低，傳感距離和測量靈敏度都會(huì)惡化；

由瑞利散射光之間的干涉作用引起的相干衰落噪聲會(huì)影響傳感器的檢測能力，在基于光纖傳感技術(shù)DAS系統(tǒng)中，各種解決方法在去除相干衰落噪聲的同時(shí)都會(huì)伴隨著其他性能(如，頻率響應(yīng)、空間分辨率)的降低。 基于光纖的油氣管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，將高性能分布式光纖聲波傳感技術(shù)和小波降噪算法應(yīng)用于輸氣管道泄漏的檢測，空間分辨率由探測光信號(hào)的掃頻范圍決定而與光脈沖持續(xù)時(shí)間無關(guān)，從而解決了傳統(tǒng) 技術(shù)中空間分辨率與探測距離之間的矛盾，能夠?qū)崿F(xiàn)米級(jí)高空間分辨率、高靈敏度與長傳感距離，同時(shí)去除環(huán)境噪聲的影響，顯著提升了對(duì)微弱泄漏信號(hào)的檢測靈敏度。

分布式光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)

由于分布式光纖傳感器具有傳感空間范圍大、傳感與傳光為同一根光纖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、單位長度內(nèi)信號(hào)獲取成本低、性價(jià)比高等優(yōu)選被廣泛地應(yīng)用于管道泄漏的監(jiān)測技術(shù)中。傳統(tǒng)的的光纖分布式聲波監(jiān)測系統(tǒng)中，利用傳感光纖上的不同單位長度間的背向瑞利散射信號(hào)作為傳感信號(hào)的載體，進(jìn)一步完成相應(yīng)位置上的傳感信號(hào)的相位變化解析，以測得傳感信號(hào)。然而，由于背向瑞利散射信號(hào)非常微弱，且環(huán)境噪聲極易改變光在傳輸過程中的偏振態(tài)，導(dǎo)致傳感信號(hào)淹沒在噪聲信號(hào)中，造成系統(tǒng)無法解調(diào)出相應(yīng)的傳感信號(hào)。

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