發(fā)布時間：2021-12-31 18:43

　　壓力輸水管道因內(nèi)部壓力及外部使用環(huán)境腐蝕等因素經(jīng)常造成爆管泄漏等問題,根據(jù)管道泄漏時會引起泄漏點周圍管壁振動這一特點,利用基于相位敏感光時域反射儀技術(shù)的分布式光纖振動傳感技術(shù)（DOFVS）提出了一種新型壓力輸水管道光纖在線泄漏監(jiān)測方法,此方法利用普通單模通信光纖拾取泄漏點引起的管道振動信號并進行實時檢測和定位。在室內(nèi)測試環(huán)境下,該系統(tǒng)能夠檢測出DN90 cm×EN2 cm普通鋼制壓力輸水管道在0.4 Mpa壓力下,泄漏孔徑為4 mm的泄漏;在室外測試環(huán)境下,該系統(tǒng)能夠檢測出DN200 cm×EN2 cm普通鋼制壓力輸水管道在0.27 Mpa壓力下,泄漏量大于11 L/s泄漏孔的泄漏。此外,采用多尺度小波分解去噪方法,對監(jiān)測信號中的環(huán)境噪聲信號進行濾除,并取得了良好的去噪效果。 

【文章來源】：儀器儀表學(xué)報. 2017,38(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

基于相位敏感光時域反射儀(Φ-OTDＲ)技術(shù)的泄漏檢測原理

擾動的傳感光纖的其他各點的后向瑞利散射光的干涉結(jié)果的光強通常不發(fā)生變化。因此采用差值法提取明顯的擾動事件信號，即將兩個不同時刻的傳感光信號進行歸一化差值運算，將光信號的擾動部分即變化部分提取出來，而沒有變化的部分差值歸零處理�；谙辔幻舾泄鈺r域反射儀分布式光纖振動傳感技圖1基于相位敏感光時域反射儀(Φ-OTDＲ)技術(shù)的泄漏檢測原理Fig．1Thedetectionmechanismofthephasesensitiveopticaltime-domainreflectometer術(shù)的壓力輸水管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的核心設(shè)備是光纖振動傳感解調(diào)主機，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。解調(diào)主機內(nèi)部激光器發(fā)出的連續(xù)光信號通過聲光/電光調(diào)制器后將其調(diào)制為一種高度相干的光脈沖信號，通過摻鉺光纖放大器(erbiumdopedfiberamplifier，EDFA)對其進行放大后，然后通過環(huán)形器將脈沖光信號注入到傳感光纖中。脈沖光信號在傳感光纖中傳輸時發(fā)生瑞利散射，在光纖各點的后向瑞利散射信號將依次通過環(huán)形器送入到光電探測器中。通過光電探測器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電信號，而后由采集卡將相應(yīng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字電信號，再送到上位機進行處理，即可得到泄漏及其位置信息。圖2相位敏感光時域反射儀傳感信號解調(diào)裝置及其結(jié)構(gòu)Fig．2StructurediagramoftheΦ-OTDＲdemodulator上位機通過去噪預(yù)處理，并依據(jù)差值法確定泄漏的發(fā)生，并通過系統(tǒng)探測的泄漏點振動調(diào)制的光信號的到達時間來解調(diào)出泄漏點的位置信息，即:L=12×ctn(1)式中:L為泄漏點到光信號解調(diào)主機的距離，c為光速，t是泄漏點處的后向瑞利散射光到達光信號解調(diào)主機所需要的時間，n為振動傳感光纜的折射率。

第1期吳慧娟等:基于DOFVS的新型壓力輸水管道泄漏在線監(jiān)測方法1613測試結(jié)果及討論3．1室內(nèi)測試3．1．1室內(nèi)測試過程為了驗證系統(tǒng)對于壓力輸水管道在不同壓力條件下不同泄漏孔徑的泄漏檢測情況，首先進行室內(nèi)測試。室內(nèi)測試系統(tǒng)裝置如圖3所示，整個測試過程是通過將壓力輸水管道放置在3000t水壓試驗機上來完成的，此次測試選取的壓力輸水管道是直徑為90cm，長為12m，壁厚為2cm普通鋼制管道。將長為20m左右的普通通信光纖安裝在壓力輸水管道的內(nèi)壁，而后將光纖的一端通過接長為520m左右的光纖接到Φ-OTDＲ解調(diào)主機上，光纖的另一端接長為930m左右的光纖盤。圖3室內(nèi)測試裝置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig．3Theindoortestingsystemdiagram光纜安裝及測試過程，如圖4所示，因為傳感光纜是通過感知泄漏孔周圍管壁的振動來捕獲泄漏信息的，為此對光纜的鋪設(shè)方案是將其通過環(huán)氧樹脂粘接到管道內(nèi)壁來感知泄漏信息，鑒于此次系統(tǒng)測試中光纖的總長度為1470m左右，為此對監(jiān)控軟件中設(shè)置的監(jiān)測長度為2000m。圖4室內(nèi)測試安裝過程Fig．4Theindoortestinstallationprocess3．1．2室內(nèi)測試結(jié)果系統(tǒng)泄漏測試響應(yīng)過程分為3個階段，分別為停機(3000t水壓試驗機停機狀態(tài))不開閥系統(tǒng)響應(yīng)、不停機(3000t水壓試驗機不停機狀態(tài))開閥前系統(tǒng)響應(yīng)、不停機開閥時的泄漏響應(yīng)。系統(tǒng)在4mm-0．2Mpa下各個測試階段的響應(yīng)三維圖如圖5所示。圖5(a)為系統(tǒng)在停機不開閥系統(tǒng)響應(yīng)的三維圖，圖5(b)為系統(tǒng)在不停機開閥前系統(tǒng)響應(yīng)的三維圖。通過對比系統(tǒng)停機不開閥和系統(tǒng)不停機開閥前的系統(tǒng)響應(yīng)圖，可以看出3000t水壓試驗機工作狀態(tài)因振動給系統(tǒng)帶來一些微小幅度的干擾。圖5(c)為系統(tǒng)泄漏響應(yīng)狀圖5分布式光纖振動傳感系統(tǒng)在3個典型測試階段的響應(yīng)結(jié)果(Ф4mm－0．2MPa)Fig．5DOVSre

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]幾種改進OFDR性能方法的提出及驗證[D]. 丁振揚.天津大學(xué) 2013

碩士論文
[1]超長距離相敏光時域反射儀實驗與應(yīng)用研究[D]. 王杰.電子科技大學(xué) 2013
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[3]通過多點同步測壓法監(jiān)測大型輸水管線爆漏的研究[D]. 劉哲.華南理工大學(xué) 2011



本文編號：3560775