油气管道泄漏光检测技术研究

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油气管道泄漏检测技术在管道安全生产中占有重要的地位。管道铺设情况复杂、距离长、分布广,给泄漏的实时监测和泄漏点定位带来了很大的困难。由于光纤传感有着其他普通传感器无法比拟的优点,它注定有着广泛的应用前景。本论文结合实验室目前正在研究的项目,主要针对基于光纤传感油气管道泄漏光检测技术和基于光纤光栅油气管道泄漏光检测技术中几个关键性应用问题进行系统研究。   为此,本论文首先根据光的波动理论,推导出光产生干涉现象的条件,阐述了相位调制光纤传感器原理。着重介绍了迈克尔逊干涉仪和马赫-泽德干涉仪的组成原理,以及外界因素对干涉仪作用的机理。通过实验来证明激光干涉测量法能够应用于精密位移量和微弱振动的测量。   接着分析了由挖掘、钻孔等破坏行为引起振动信号的产生及传播机理,分别建立了由不同激励源所产生的振动信号的振幅与频率特性的信号数学模型。提出了基于马赫-泽德干涉的油气管道泄漏光检测设计方案,搭建实验平台。通过实验验证了设计方案的可行性,分析了实验结果。   然后介绍了光纤Bragg光栅的传感原理,分析了光纤Bragg光栅的应变与温度传感特性。提出了基于光纤光栅油气管道泄漏光检测法的设计方案,搭建了实验平台。通过实验,验证了基于光纤光栅油气管道泄漏光检测方案是可行的,分析了实验结果。   最后提出了泄漏检测的定位原理,落脚点为解决压力波的波速v的计算与时间差△t的求取。分析了压力波在管道内传输时所受温度等一些因素的影响,给出了定位的计算公式。提出了基于相关分析技术的时间差△t的求取,通过仿真实验研究进一步验证相关分析在管道漏点定位系统中的正确性。
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