一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法，包括：单频激光光源，为光纤传感器提供相干光能量；脉冲调制器，用于将单频激光光源输出的连续光转化成一定脉冲宽度和重复频率的脉冲光；将光纤传感器以螺旋形悬垂放置在每个布袋中，光纤传感器底部打成麻花结，测量并记录未运行下的背景噪声。本发明专利技术还公开了一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法的定位检测方法。本发明专利技术采用通信光缆的两根纤芯集传感和传输于一体，使用相干瑞利噪声实现布袋破损后，气流对光缆微振动探测，同时结合拉曼测温原理，实现泄漏出温度异常检测，同时采用该光缆实现信号传输，适用于空间有限、环境恶劣的工业现场的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法
本专利技术涉及布袋除尘系统
，尤其是一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法。
技术介绍
近年来，我国大气环境污染十分严重，因各种废气污染导致雾霾天气频繁出现，已严重影响人们的生活和工作。在水泥行业，袋式除尘器技术是一种传统的除尘技术，但也存在一些不足之处：一是滤袋的破损，且破损始终伴随其整个生命周期；二是袋式除尘器相对电除尘器的阻力大，系统风机电耗高，环保装备也要节能降耗。为了解决因除尘器整体换袋导致的运行成本升高的问题，最开始采用人工检漏的方法来代替定期更换布袋，可是这种方法却在无形之中增加了工人的劳动量。为了减少工人的工作量，后来渐渐地研究出了各种布袋检漏的方法，主要包括光传感法、电荷感应法、荧光粉检漏法等，但这些方法都存在着各自的不足之处。其中，光传感法的传感探头要伸入管道内部，容易导致传感探头因粘灰而被污染，进而造成检漏误报；电荷感应法主要是通过测量电荷量的大小变化来反映布袋除尘器中净烟气中的含尘量，容易受外部条件影响，对粉尘浓度的测量只能做定性的判断，无法做定量分析；荧光粉检漏法，可以对狭小空间及隐蔽的区域进行检漏，能够对漏点进行准确定位，且直观明显，很容易分辨出袋口未压紧或滤袋破损造成的泄漏，但这种方法荧光粉用量较大，检测费高，同时需要人工查检，对于布袋除尘系统上千条布袋的定位显得非常耗时，无法实现全自动化实时监测。光纤测温系统使用一个特定频率的光脉冲照射光纤内的玻璃芯。当光脉冲沿着光纤玻璃芯下移时，会产生多种类型的辐射散射。如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是对温度最为敏感的一种。光纤中光传输的每一点都会产生拉曼散射，并且产生的拉曼散射光是均匀分布在整个空间角内的。拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的，具体地说，如果一部分光能转换成为热振动，那么将发出一个比光源波长更长的光，称为斯托克斯光(Stokes光)，如果一部分热振动转换成为光能，那么将发出一个比光源波长更短的光，称为反斯托克斯光(Anti-Stokes光)。其中Stokes光强度受温度的影响很小，可忽略不计，而Anti-Stokes光的强度随温度的变化而变化。Anti-Stokes光与Stokes光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式，检测定位的结果更加精确。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种对袋式除尘过程中的破袋位置进行智能化检测定位，成本低、安装简单、工作量小、安全可靠的分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法，包括：单频激光光源，为光纤传感器提供相干光能量；脉冲调制器，用于将单频激光光源输出的连续光转化成一定脉冲宽度和重复频率的脉冲光；EDFA放大器，用于将一定脉冲宽度和重复频率的脉冲光进行放大；窄带光学滤波器，在光纤通信系统中，只允许窄带窄线宽激光通过；APD光电探测器，光电探测器电路用于对光电转换器件输出的微弱电压或电流信号进行放大、处理和整形输出；光纤传感器，为一根普通通信光缆，用于检测由于布袋破损导致的气流变化；DAQ数据采集单元，对光电探测模块收集到的电压信号进行模数转化，送信号处理分析单元进行信号处理；光学滤波器，在光纤通信系统中，只允许一定波长的光信号通过；脉冲激光光源，为光纤传感器提供相干光能量；信号处理分析单元，采用滑动平均滤波及光学干涉相位解调算法对包含布袋破损气流信号进行解调，提取气流的压力变化信息，判断除尘系统是否正常运转。优选的，所述脉冲调制器的信号输入端接收单频激光光源发出的激光，脉冲调制器的信号输出端通过EDFA放大器和通信光缆与光纤传感器的信号输入端相连，光纤传感器的信号输出端通过通信光缆和光学滤波器与APD光电探测器的信号输入端相连，APD光电探测器的信号输出端与DAQ数据采集单元的信号输入端相连，DAQ数据采集单元的信号输出端与信号处理分析单元的信号输入端相连；所述脉冲激光光源发出的激光通过通信光缆与光纤传感器的信号输入端相连，光纤传感器的信号输出端通过通信光缆与窄带光学滤波器的信号输入端相连，窄带光学滤波器的信号输出端与APD光电探测器的信号输入端相连，APD光电探测器的信号输出端与DAQ数据采集单元的信号输入端相连，DAQ数据采集单元的信号输出端与信号处理分析单元的信号输入端相连。优选的，所述脉冲光的脉宽为50ns，重复频率为1-2KHz。优选的，所述光纤传感器采用标准的通信光纤或多模光纤，所述光纤传感器外设护套构成光缆，所述光缆里内部设置有两根光纤。本专利技术还提供一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置及其方法的定位检测方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)将光纤传感器以螺旋形悬垂放置在每个布袋中，光纤传感器底部打成麻花结，每个布袋中光缆长度为10米，两个布袋之间的光缆长度为10米，测量并记录分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置未运行下的背景噪声；(2)运行除尘器，数据采集单元测量记录机器运行下的信号，和完好布袋情况下除尘器的脉冲喷气信号，在分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置的显示终端上观察解调得到的波形信号的衰减变化；(3)在布袋上人为划口，开口为多个且由小至大，在光电探测模块、数据采集单元和信号处理分析单元中分别记录这些漏袋情况下的脉冲喷气信号衰减变化，每种情况记录3组数据；(4)数据采集单元采集光纤传感器得到的光学干涉信号，通过光学干涉相位解调算法反算出气流对光缆扰动的变化大小；(5)信号处理分析单元通过时频信号处理对漏袋进行检测，信号处理分析单元通过光纤传感器中反射脉冲波雷达的原理，对有气流变化的漏袋进行定位；(6)测温精确定位，光在光纤中传输时一部分拉曼散射光沿光纤原路返回，被光纤探测单元接收。DTS通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光与Stokes光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在时域中，利用OTDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的时间差，可以对不同的温度点进行定位，这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。优选的，在步骤(5)中所述时频信号处理是指进行短时傅里叶分析处理。由上述技术方案可知，由上述技术方案可知，本专利技术采用一根光纤集传感和传输于一体，实现布袋破损气流压力变化信号探测，传输，适用于空间有限复杂工业现场的应用；通过光缆可实现对布袋漏袋的检测，同时精确定位具体发生泄漏破损的布袋；可实现光纤组网，检测多区域的布袋破袋，在保障生产运行的同时，实现在线封堵；通信光缆本身是传感器，全光探测，本质安全，环保；分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续得到沿着感温光缆几十千米的测量信息，误报和漏报率大大降低，同时实现实时监测，光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；可以抵抗高电压和高电流的冲击，理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，光纤的材料为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本，采用一根光缆两根光纤芯，实现信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置，其特征在于：包括：单频激光光源，为光纤传感器提供相干光能量；脉冲调制器，用于将单频激光光源输出的连续光转化成一定脉冲宽度和重复频率的脉冲光；EDFA放大器，用于将一定脉冲宽度和重复频率的脉冲光进行放大；窄带光学滤波器，在光纤通信系统中，只允许窄线宽激光通过；APD光电探测器，光电探测器电路用于对光电转换器件输出的微弱电压或电流信号进行放大、处理和整形输出；光纤传感器，为一根普通通信光缆，用于检测由于布袋破损导致的气流变化；DAQ数据采集单元，对光电探测模块收集到的电压信号进行模数转化，送信号处理分析单元进行信号处理；光学滤波器，在光纤通信系统中，只允许一定波长的光信号通过；脉冲激光光源，为光纤传感器提供相干光能量；信号处理分析单元，采用滑动平均滤波及光学干涉相位解调算法对包含布袋破损气流信号进行解调，提取气流的压力变化信息，判断除尘系统是否正常运转。

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置，其特征在于：包括：单频激光光源，为光纤传感器提供相干光能量；脉冲调制器，用于将单频激光光源输出的连续光转化成一定脉冲宽度和重复频率的脉冲光；EDFA放大器，用于将一定脉冲宽度和重复频率的脉冲光进行放大；窄带光学滤波器，在光纤通信系统中，只允许窄线宽激光通过；APD光电探测器，光电探测器电路用于对光电转换器件输出的微弱电压或电流信号进行放大、处理和整形输出；光纤传感器，为一根普通通信光缆，用于检测由于布袋破损导致的气流变化；DAQ数据采集单元，对光电探测模块收集到的电压信号进行模数转化，送信号处理分析单元进行信号处理；光学滤波器，在光纤通信系统中，只允许一定波长的光信号通过；脉冲激光光源，为光纤传感器提供相干光能量；信号处理分析单元，采用滑动平均滤波及光学干涉相位解调算法对包含布袋破损气流信号进行解调，提取气流的压力变化信息，判断除尘系统是否正常运转。2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定位检测装置，其特征在于：所述脉冲调制器的信号输入端接收单频激光光源发出的激光，脉冲调制器的信号输出端通过EDFA放大器和通信光缆与光纤传感器的信号输入端相连，光纤传感器的信号输出端通过通信光缆和光学滤波器与APD光电探测器的信号输入端相连，APD光电探测器的信号输出端与DAQ数据采集单元的信号输入端相连，DAQ数据采集单元的信号输出端与信号处理分析单元的信号输入端相连；所述脉冲激光光源发出的激光通过通信光缆与光纤传感器的信号输入端相连，光纤传感器的信号输出端通过通信光缆与窄带光学滤波器的信号输入端相连，窄带光学滤波器的信号输出端与APD光电探测器的信号输入端相连，APD光电探测器的信号输出端与DAQ数据采集单元的信号输入端相连，DAQ数据采集单元的信号输出端与信号处理分析单元的信号输入端相连。3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤袋式除尘器漏袋定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，董凤忠，史博，刘旭安，丁国绅，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34