管道在位状态分布式光纤监测方法研究

发布时间：2020-12-10 00:37

　　油气管道的安全运行一直是人们关注的焦点问题,通过对国内外长输管道失效事故分析,发现管道横向屈曲变形破坏和管道沉陷破坏占管道破坏的比例相当大,严重危害了管道的安全运行,因此开展管道横向屈曲破坏和管道沉陷破坏研究尤为重要。本文着重介绍了一种基于布里渊散射原理的分布式光纤监测系统,该系统具有监测距离长、能实时、分布式监测等优点。论文的主要工作包括以下几个方面：（1）探索分布式光纤布设方案。管道存在沿任一方向弯曲的可能,这时管道截面中性轴位置不确定,布设一条传感光纤很可能监测不到变形最大位置点处的应变值。本文基于这一监测原理,制定了合理的光纤布设方案-沿管道平行布设三条呈一定角度的光纤,可以求解出管道发生任何方向变形时的最大应变值。（2）进行连续管道横向屈曲分布式光纤监测方法的研究。本次测量中,选择测量准确度更高的裸光纤作为传感光纤,然后利用管道屈曲理论,对采集到的应变值进行了弯曲应变和轴压应变的分离处理,从弯曲应变图上准确体现了管道屈曲变形的演化过程。RST311L激光全站仪采集到的侧向位移图与BOTDA采集到的应变图发展趋势相吻合,从侧面说明光纤监测管道屈曲的可行性。（3）进行分段管道沉陷... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１管道事故??Ｆｉｇ．?ｌ．ｌ?ｔｈｅ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ?ａｃｃｉｄｅｎｔ??

（５）光纤光栅传感器法??光纤光栅传感器可以对温度和应力进行测量，具有质量体积小、抗电磁干扰性强、??抗腐烛等优点，是一种发展非常迅速的新型传感器技术。测量原理如图１．３所示，当??一束带宽为的光经过光纤光栅时，会反射回与光纤光栅相匹配的单色光？ＣＢ，其余光束??过滤出去。反射光的波长Ｘｂ满足如下公式：??／ｉｇ?＝?（１．１）??式中：、为布拉格波长；ｎｅｆｆ为光纤传播模式时的有效折射率；Ａ为光栅栅距。??３??

乎衡外差接收机?Ｉ??图２．１?ＢＯＴＤＲ原理示意图??Ｆｉｇ．?２．１?ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＢＯＴＤＲ??ＢＯＴＤＲ系统结构比较简单，能对光纤进行单端测量，并且能测到断点，在工程上??应用十分广泛。但该技术的测量范围不大，并且测量的精度也不高。一些研究者基于??ＢＯＴＤＲ系统做了大量研究工作，使得ＢＯＴＤＲ测量技术越来越成熟。英国南安普敦大??学的研究小组提取到了自发布里渊散射信息，在实验中用到的釆集仪器是马赫一曾德而??干涉仪，同时获取了温度和应变分布信息，传感精度分别为４°（：和２９０＾１￡，空间分辨率??为１０ｍ。ＫｕｒａｓｈｉｍａＴ．等人利用相干检测的方法，在１１．５７Ｋｍ的光纤上做了相关实验研??究，最后获得了±０．００６％的应变传感精度，空间分辨率为ｌＯＯｍ。日本的Ａｎｄｏ公司总??结前人研究经验


本文编号：2907757