分布式光纤感温机理及其管道检漏应用研究

发布时间：2021-01-17 04:48

　　管道输运作为液态和气态物料重要的输送手段,在各行各业中具有广泛地应用,对现代社会的生活、建设和发展产生巨大影响,并随之也带来巨大的安全挑战,其中管道泄漏正是长期以来影响管道输运安全的顽疾之一。因此,管道检漏技术的研究和应用一直受到业界的普遍重视,业已发展了众多的技术手段,其中根据泄漏点局部温度突变而实施的分布式光纤管道检漏技术,由于具有监测范围广、实时性高、成本低廉和在线监测能力强等诸多技术优势,成为目前最具发展潜力和广阔应用前景的方法之一。但是,该技术在测温精度及其空间分辨率以及温变因果关系判别即温度场解耦等方面仍存在较大的挑战。基于以上背景,本学位论文提出开展分布式光纤感温机理及其管道检漏应用的研究。在系统了解光纤传光特性及分布式光纤感温机理的基础上,重点开展提高光纤测温精度及其空间分辨率以及温度场解耦等关键技术的研究,发展一种基于激光编码和区间定标的高性能光纤测温技术,并利用模糊神经网络实现复杂耦合温度场的分类识别。同时,研发出一套基于分布式光纤测温的管道检漏系统,开展相关实验和应用研究。本文主要研究内容及创新点在于:第一章,阐述管道物料输运及开展管道检漏的重要意义,系统了解分布... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２?ＺＤ－４Ａ分布式光纤火灾检测器?图１．３?ＤＳＣ－ＤＴＳｍＫ－ｎｃ光纤测温仪??

?图２．２拉曼反射能级跃迁示意图??拉曼散射的产生过程如图２．２所示。高、低能级的能级差为／；Ａｖ?，入射光的能量为Ｍｖ??入射光分别使介质分子两个能级受到激发，向虚能级跃迁，由低能级发生跃迁并回到高能??级产生了拉曼散射中的斯托克斯光，其频率为由高能级发生跃迁回到低能级产生了拉??曼散射中的反斯托克斯光，其频率为由于产生自不同能级间的跃迁，正、反斯托克??斯光的能量也不同。??１７??

?（２－２１）??ｌ－ｅｘｐ（－Ｍｖ／?ＫＴ）??其中Ａ为普朗克常数，尤为波尔慈曼常数，在普通光纤中，拉曼位移Ａｖ为常数。可见，??光功率和此时的光纤所处温度有关。图２．３所示为模拟情况下的斯托克斯光和反斯托克斯??光曲线，凸峰处为温度变化位置。??＋?此处?实时正斯托克斯信号??ＷＯ?实时曲线?細反斯托克斯信号??４５０????４００??３５０??３００??２５０??暨２００??１５０??１００?ｖ￣???５０???＇?＂?—￣￣??????２００?４００?６００?８００?１．０００?１．２００?１．４００?１．６００?１．８００?２，０００??距离⑷??图２．３正反斯托克斯信号的模拟??在明确拉曼散射光的能量后，必须考查两种斯托克斯光对温度的灵敏度从而确定温度??解调的方法。正、反斯托克斯光的温度灵敏度可以表示为??ｄＰＪｄＴ?Ｍｖｅｘｐ（Ｍｖ／Ｄ’）??Ｐａｎ?￣?ｋＴ２［ｅｘｐ（ｈＡｖ／ＫＴ）－＼］?１?＇＇??ｄＰｓｔｌｄＴ?二?Ｍｖｅｘｐ（－ＭＷ尺７）??￣Ｆｓｔ＂＂?＿?ＫＴｚ［

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硕士论文
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本文编号：2982236