【技术实现步骤摘要】
一种基于前向受激布里渊散射的分布式石油管道监测方法及系统
[0001]本专利技术涉及石油管道监测
,具体涉及一种基于前向受激布里渊散射的分布式石油管道监测方法及系统。
技术介绍
[0002]管道运输是油气的主要输送方式之一,但在传输过程中,管道结构易受到周边建设、自然腐蚀、地质灾害以及管道内部压力波动等因素影响,导致其变形或者破损,存在严重的安全隐患和污染问题,一旦泄露则会造成巨大的经济损失,带来不必要的资源浪费,因此及时发现管道泄漏并准确定位具有重要的安全意义。对此类大型设施进行结构健康检测的常规方法主要有:人工监测、分段试压检测、流量或压力突变法等,这些方法费时费力、不能做到实时监测,已远远不能适应现代自动化监测需要。
[0003]与传统的油气管线检测技术相比,分布式光纤传感技术具有灵敏度高、长距离传感、定位精确、响应时间较短和空间连续测量等优势,因此具有显著的应用前景。目前基于分布式光纤传感技术进行管道泄漏检测的物理量主要为:测量管道沿线的温度、应变分布情况和管道内的声波/振动、腐蚀/压力等。由于石油表现为高粘易凝特性,为了确保其在管道内正常流动,通常采用加热输送的方式来降低粘度。一旦运输管道出现泄漏,管道外的温度则会变化,通过连续实时测量管道沿线的温度分布情况,便可发现泄漏点。因此,基于光纤的分布式温度传感成为最常用的石油管道监测手段之一。然而,我国长输油气管道分布范围广阔,地形复杂,当运输管道面临恶劣的地理环境,周围温差变化大或管道运输常温石油等情况,基于分布式温度传感的泄漏监测方法则失效。< ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于前向受激布里渊散射的分布式石油管道监测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、采集待测传感光纤的光功率数据,并对光功率数据进行处理,以获取光纤的前向受激布里渊散射谱的谱宽;其中,所述待测传感光纤沿石油管道铺设或环绕管道;步骤二、将所述前向受激布里渊散射谱的谱宽和预设阈值进行比较,以判断石油管道是否泄漏;其中,所述预设阈值为光纤外介质为空气时所对应的前向受激布里渊散射谱的谱宽。2.根据权利要求1所述的一种基于前向受激布里渊散射的分布式石油管道监测方法,其特征在于,步骤一中利用下述装置采集待测传感光纤的光功率数据,所述装置包括:窄线宽可调谐光纤激光器(1)、单模光纤耦合器(2)、第一单模光纤偏振控制器(3)、第二单模光纤偏振控制器(4)、任意波形发生器(5)、第一双边带电光调制器(6)、第一掺铒光纤放大器(7)、第三单模光纤偏振控制器(8)、正交偏振扰偏器(9)、单模光纤环形器(10)、微波源(12)、第二双边带电光调制器(13)、光学可调谐滤波器(14)、第二掺铒光纤放大器(15)、单模光纤隔离器(16)、单模光纤光栅滤波器(17)、光电探测器(18)、采集卡(19);其中,所述窄线宽可调谐光纤激光器(1)连接所述单模光纤耦合器(2),所述单模光纤耦合器(2)分别连接第一单模光纤偏振控制器(3)和第二单模光纤偏振控制器(4);所述第一单模光纤偏振控制器(3)和所述任意波形发生器(5)分别连接第一双边带电光调制器(6),所述任意波形发生器(5)用于生成在时域上级联的激发长脉冲和探测短脉冲并加载到载波抑制状态的第一双边带电光调制器(6)上,以对横向声波场进行相干激发和探测;所述第一双边带电光调制器(6)连接所述第一掺铒光纤放大器(7),所述第一掺铒光纤放大器(7)用于放大两个脉冲峰值功率;所述第一掺铒光纤放大器(7)连接所述第三单模光纤偏振控制器(8),所述第三单模光纤偏振控制器(8)连接正交偏振扰偏器(9),所述正交偏振扰偏器(9)连接所述单模光纤环形器(10)的1端口,使得调制后的脉冲经单模光纤环形器(10)的2端口注入待测传感光纤(11)中;所述第二单模光纤偏振控制器(4)和所述微波源(12)分别连接所述第二双边带电光调制器(13),所述微波源(12)用于将频率为传感光纤后向布里渊频移的微波信号加载到载波抑制状态的第二双边带电光调制器(13)上;所述第二双边带电光调制器(13)连接所述光学可调谐滤波器(14),所述光学可调谐滤波器(14)用于滤除低频边带,并输出单边带连续探测光;所述光学可调谐滤波器(14)连接第二掺铒光纤放大器(15),所述第二掺铒光纤放大器(15)用于放大连续光功率,并经过单模光纤隔离器(16)注入待测传感光纤(11)中;携带信息的散射光由单模光纤环形器(10)的3端口输出,并经由单模光纤光栅滤波器(17)滤波,所述单模光纤光栅滤波器(17)连接光电探测器(18),以使携带信息的散射光转换为电信号,并被采集卡(19)采集。3.根据权利要求2所述的一种基于前向受激布里渊散射的分布式石油管道监测方法,其特征在于,所述装置中将第二双边带电光调制器(13)和光学可调谐滤波器(14)替换为单边带电光调制器。4.根据权利要求2或3所述的一种基于前向受激布里渊散射的分布式石油管道监测方法,其特征在于,所述装置中将第三单模光纤偏振控制器(8)和正交偏振扰偏器(9)替换为随机扰偏器。
5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的一种基于前向受激布里渊散射的分布式石油管道监测方法,其特征在于,步骤一中采集待测传感光纤的光功率数据的过程为:利用任意波形发生器(5)向待测传感光纤的一端注入在时域上级联的激发长脉冲光和探测短脉冲光,分别用于激发稳定的横向声波场和探测此声波场,频率间隔均为f
m
;利用微波源(12)向待测传感光纤的另一端先后注入频率为ν0+(ν
B
+f
m
/2)和ν0+(ν
B
‑
f
m
/2),或频率为ν0‑
(ν
B
+f
m
/2)和ν0‑
(ν
B
‑
f
m
...
【专利技术属性】
技术研发人员:董永康,任玉丽,巴德欣,李天夫,李宏伟,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。