【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天然气管道泄漏监测，涉及一种天然气管道泄漏监测方法。
技术介绍
1、管道输送天然气是一种安全又经济的方式；然而，由于管道老化、腐蚀、焊接缺陷、第三方破坏、自然灾害等原因，导致天然气管道发生泄漏，造成严重经济损失，对环境造成严重污染；因此，对管道泄漏的监测是输气管道安全保障的关键一环；
2、传统的天然气管道泄漏检测方法有：人工巡检法、示踪剂检测法、物质或体积平衡方法等；其中，人工巡检法整体效率较低，及时性比较不足，容易出现漏判的情况，同时受外界因素影响较大；示踪剂检测法操作周期较长，对环境污染较大，成本较高；物质或体积平衡方法无法精准检测管道实际运行的状况，且稳定性较差；目前的分布式光纤振动/声波传感技术主要有光纤干涉环技术、阵列光栅技术、相位otdr技术等。光纤干涉环技术灵敏度高、响应速度快、监测距离长，但不能多点同时监测、虚警率高、定位精度差；阵列光栅技术传感信号强度高、探测灵敏度高，但测量范围小、存在测量盲区、需要专门制作传感光缆，系统整体成本高、维护费用高；上述的监测技术在管道泄漏过监测过程中，容易出现漏判、定位精度差、维护费用高的问题，急需一种天然气管道泄漏监测方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出了一种天然气管道泄漏监测方法，很好的解决了现有技术中在管道泄漏过监测过程中，容易出现漏判、定位精度差、维护费用高的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种天然气管道泄漏监测方法的套管，
4、s1、使用超窄线宽激光器发射光信号，光信号通过第一耦合器分为探测光和本地光；
5、s2、将步骤s1中的探测光使用超窄脉冲光源调制器调制为探测脉冲光，超窄脉冲光源调制器连接有低噪声光脉冲放大器，用于将探测脉冲光放大，将放大后的探测脉冲光通过光通道模块进入到传感光纤，并返回后向瑞利散射；
6、s3、第一耦合器连接有声光移频率器，将本地光通过声光移频器后，得到处理后的光信号，处理后的光信号与后向瑞利散射光进行相干干涉效应，并再与声光移频器连接的第二耦合器中发生拍频，之后通过被双极制冷探测器探测，采用高速数据采集卡采集双机制冷探测器探测数据后，采集的数据通过信号处理模块进行数据处理，将处理的数据传送给显示终端。
7、优选的，所述步骤s2中的瑞利散射光的具体过程如下；
8、将第i个散射点的散射光场表示为：
9、
10、其中，为第i个散射点的散射光场；为注入光的振幅；ri为第i个散射点的系数；为第i个散射点的相位；exp为以e为底数的指数函数；
11、此时脉冲宽度内的干涉光强为：
12、
13、其中，为脉冲宽度内存在第m个散射点的散射光场；为共轭值；e0为注入光的振幅；ri和rj分别表示第i个和第j个散射点相关的散射系数；θij表示第i个和第j个散射点之间的夹角；表示第i个和第j个散射点之间的相位差；
14、将其在频域进行分解，将其进行傅里叶变换，表示为：
15、
16、其中：f(υ)为频谱分布函数，为单频激光光源的光场；|f(υ)|2为频谱的功率分布，且为高斯分布；υ为光的频率；t为时间；
17、则第i个散射点的散射光场可在频域上分解为：
18、
19、其中：为单频激光光源的光场幅度；ri是第i个散射点的散射系数；υ为光的频率；ti为第i个散射点的时刻。
20、干涉光强可表达为：
21、
22、其中：e0为单频激光光源的光场幅度；ri和rj分别表示与第i个和第j个散射点相关的散射系数；ti和tj分别表示第i个散射点的时刻和第j个散射点的时刻；υ0为中心频率；σ是关于中心谱线和谱宽的函数；
23、当σ＝0时，exp(-2π2σ2(tj-ti)2)＝1，干涉密度输出达到最大；基于上述公式当σ等于0时最好，但是实际情况无法σ等于0，故，当σ越接近0越好。
24、优选的，所述超窄线宽激光器采用的光源波长为1550nm，线宽为1.2khz。
25、优选的，超窄脉冲光源调制器采用半导体光放大器。
26、优选的，所述低噪声光脉冲放大器采用泵浦激光器，泵浦激光器的芯片型号是dhm905。
27、优选的，双极制冷apd光电探测器的芯片型号是op27，所述双极制冷apd光电探测器的温度控制器件是半导体制冷片。
28、优选的，高速数据采集卡采用100msps数据采集卡。
29、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
30、1，通过优化超窄线宽激光器、超窄脉冲光源调制器、低噪声光脉冲放大器、双极制冷apd光电探测器，有效地改善了声波探测灵敏度和信号频率响应范围的同时，管道维护费降低。
31、2，选用泵浦激光器波长为980nm、dhm905的泵浦激光器驱动源的驱动芯片，实现窄带光脉冲高功率放大，稳定度在1％以内。
32、3，高速数据采集卡采用100msps数据采集卡，保证具有±10m的定位精度；采样分辨率为1m，在10m光纤长度上有10个采样点，不会产生频谱混叠现象，保证频谱信号没有损失。
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1.一种天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：所述步骤S2中的瑞利散射光的具体过程如下；
3.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：所述超窄线宽激光器采用的光源波长为1550nm，线宽为1.2kHz。
4.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：超窄脉冲光源调制器采用半导体光放大器。
5.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：所述低噪声光脉冲放大器采用泵浦激光器，泵浦激光器的芯片型号是DHM905。
6.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：双极制冷APD光电探测器的芯片型号是OP27，所述双极制冷APD光电探测器的温度控制器件是半导体制冷片。
7.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：高速数据采集卡采用100MSPS数据采集卡。
【技术特征摘要】
1.一种天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：所述步骤s2中的瑞利散射光的具体过程如下；
3.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：所述超窄线宽激光器采用的光源波长为1550nm，线宽为1.2khz。
4.根据权利要求1所述的天然气管道泄漏监测方法，其特征在于：超窄脉冲光源调制器采用半导体光放大器。
...【专利技术属性】
技术研发人员：高继峰，李冬林，王利畏，麻宏强，银永明，高锦跃，梁莉，马丽，钟燕，王思妤，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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