分布式光纖傳感技術(shù)是近年來的研究熱點,光纖作為傳感器相比傳統(tǒng)點式傳感器具有分布式測量、抗電磁干擾、信號實效性好等多種優(yōu)點,本論文將分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用到管道監(jiān)測中,主要進行了管道沉降和管道第三方入侵破壞識別研究,具體研究工作如下:在管道沉降監(jiān)測方面:首先進行了布里淵光時域分析技術(shù)相關(guān)原理以及布里淵光時域光纖解調(diào)儀的學(xué)習(xí);其次,研究了光纖“應(yīng)變—管道沉降位移”算法,提出了一種新的利用分布式光纖進行管道沉降間接監(jiān)測的方法。同時,對管道沉降研究中的光纖植入方式進行研究,確定了“土工布+光纖”的植入方式;隨后,將“應(yīng)變—管道沉降位移”算法程序化,并通過構(gòu)造的復(fù)雜沉降曲線驗證算法;最后,通過設(shè)計管道沉降模擬試驗,進行試驗,分析、處理采集到的數(shù)據(jù),驗證了本文所提出的新型管道沉降間接測量方法。在管道第三方入侵破壞識別研究上:首先進行了Φ-OTDR相位敏感型光纖相關(guān)傳感原理和Φ-OTDR光纖解調(diào)儀的學(xué)習(xí);其次,在實驗室內(nèi)搭建Φ-OTDR振動測試系統(tǒng),利用勵磁式振動臺作為入侵裝置,研究外界振動與瑞利散射光強之間的關(guān)系以及Φ-OTDR光纖解調(diào)儀的儀器參數(shù)特征;隨后,通過室外埋設(shè)傳感光纖,模擬實際管道工程... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

006年-2015年我國石油管道失效事件統(tǒng)計

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-11-和應(yīng)變分布。1.3.2管道第三方入侵破壞監(jiān)測相關(guān)傳感原理（Φ-OTDR）Φ-OTDR是由光纖中的瑞利散射發(fā)展而來的傳感技術(shù)，其原理如下：圖1-3后向瑞利散射光光程差與相位差的關(guān)系如圖1-3所示，假設(shè)光在光纖內(nèi)傳播，iz，jz是第i個和第j個散射中心，由光程差與相位差的關(guān)系推導(dǎo)出的瑞利散射相變與應(yīng)變的關(guān)系如下：()4ijijnCzεπελ=+(1-3)式中：n為光纖折射率；Cε為折射率應(yīng)變系數(shù)，ij為i與j的相位差。干涉光強與相位的關(guān)系如下：122200111(z)2cos()MMMkijijkijkIEaEaa===+=+∑∑∑(1-4)式中：ia是指散射區(qū)域中第i個散射中心處后向瑞利散射光的散射系數(shù)；0E入射光場的初始振幅。干涉光強差與相位差的關(guān)系如下：120112[cos()cos()]MMijjijijijiIEaa==+=∑∑+(1-5)小變形條件下：120112sin()MMijijijijiIEaa==+≈∑∑(1-6)120112sin()MMijijijiIEaaε==+∝∑∑(1-7)根據(jù)以上推導(dǎo)可以得出后向瑞利散射干涉光強變化與光纖相位變化的關(guān)系，因此可以根據(jù)該原理，進行入侵?jǐn)_動的定位與識別[29]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-12-具體公式推導(dǎo)如圖2-1～2-3[25]：圖2-1單元轉(zhuǎn)角變形圖圖2-2相鄰單元轉(zhuǎn)角示意圖圖2-3n個單元撓度計算變形圖如圖所示，單個單元的轉(zhuǎn)角可以由上下表面應(yīng)變計算得出:tanclXXhεεθθ+≈=(2-1)根據(jù)上式可以得到各個單元之間的轉(zhuǎn)角，則各單元的豎向位移可以由以下公式得出：

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3448881