本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的海洋平臺沖擊及管道泄漏定位方法

  更多相關(guān)文章： 傳感檢測 光纖Bragg光柵 沖擊定位 泄漏檢測 多峰值檢測

【摘要】：隨著社會工業(yè)化進(jìn)程的加快,對油氣資源的需求量也隨之增加。作為油氣資源開采及輸送的重要設(shè)備,海洋平臺及輸油管線的安全性問題受到了研究者的廣泛關(guān)注。海洋平臺沖擊損傷及輸油管道泄漏點(diǎn)的精確定位是避免發(fā)生重大油氣事故的重要手段。光纖Bragg光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)傳感器具有成本低、精度高、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),已成為傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。將FBG應(yīng)用于油氣設(shè)備的安全性檢測中,具有傳統(tǒng)電氣類傳感器無法比擬的優(yōu)勢,而FBG反射譜的峰值檢測技術(shù)是影響傳感系統(tǒng)精度的關(guān)鍵,因此,設(shè)計(jì)一種基于FBG傳感網(wǎng)絡(luò)的高精度海洋平臺沖擊及輸油管道泄漏定位系統(tǒng)具有一定的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。針對現(xiàn)有平臺沖擊定位方法易受環(huán)境溫度干擾的問題,設(shè)計(jì)了具有測量陣列和參考陣列的FBG傳感網(wǎng)絡(luò),提高了傳感系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對沖擊力大小難以識別的問題,提出了基于支持向量機(jī)的沖擊力識別方法。為了進(jìn)一步提高現(xiàn)有方法的定位精度,結(jié)合余弦相似度與反距離加權(quán)差值算法相關(guān)理論,提出了一種高精度的沖擊點(diǎn)定位算法。搭建了平臺沖擊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的可行性。針對現(xiàn)有輸油管道泄漏定位方法檢測結(jié)果易受環(huán)境溫度干擾的問題,設(shè)計(jì)了具有溫度自補(bǔ)償功能的傳感探頭。針對傳感探頭安放位置受限的問題,提出了泄漏感應(yīng)層及應(yīng)力傳導(dǎo)設(shè)計(jì)方案。針對泄漏點(diǎn)定位精度不高的問題,結(jié)合各傳感探頭間間距,提出了泄漏點(diǎn)定位算法,實(shí)現(xiàn)了輸油管道泄漏點(diǎn)的精確定位。針對現(xiàn)有FBG反射光譜峰值檢測算法不能滿足多峰值光譜自適應(yīng)尋峰的問題,結(jié)合Hilbert變換及一維Gabor濾波法,實(shí)現(xiàn)了峰值區(qū)域自適應(yīng)分割。針對現(xiàn)有算法尋峰精度有限的問題,結(jié)合非對稱廣義高斯模型理論,提出了一種自適應(yīng)多峰值檢測(Self-adaptive Multi-peak Detection,SMD)算法。通過仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提方案的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：傳感檢測 光纖Bragg光柵 沖擊定位 泄漏檢測 多峰值檢測
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE973.6;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-12
• 注釋表12-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 引言13
• 1.2 研究背景及意義13-15
• 1.3 海洋平臺沖擊損傷定位技術(shù)的發(fā)展15-16
• 1.4 輸油管道泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展16
• 1.5 光纖光柵傳感技術(shù)16-20
• 1.5.1 光纖光柵的分類16-18
• 1.5.2 FBG的波長解調(diào)技術(shù)18-20
• 1.6 本文研究重點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)說明20-21
• 1.7 課題來源21-22
• 1.8 論文組織結(jié)構(gòu)及安排22-24
• 第2章 光纖Bragg光柵傳感理論及應(yīng)用分析24-35
• 2.1 引言24-25
• 2.2 FBG傳感特性25-28
• 2.2.1 FBG的應(yīng)變傳感特性25-26
• 2.2.2 FBG的溫度傳感特性26-28
• 2.2.3 FBG的光譜特性28
• 2.3 基于FBG的平臺沖擊定位方法分析28-31
• 2.4 基于FBG的輸油管道泄漏檢測方法分析31-32
• 2.5 FBG光譜信號峰值檢測理論及方法分析32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 FBG傳感網(wǎng)絡(luò)海洋平臺沖擊識別與定位35-47
• 3.1 分布式傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建35-37
• 3.1.1 傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理35-36
• 3.1.2 傳感系統(tǒng)的構(gòu)建36-37
• 3.2 基于SVM的沖擊力大小識別37-40
• 3.2.1 SVM分類算法基本理論37-38
• 3.2.2 沖擊力大小的識別38-40
• 3.3 海洋平臺沖擊點(diǎn)的精確定位40-41
• 3.3.1 基于余弦相似度的沖擊位置區(qū)域定位40-41
• 3.3.2 基于反距離加權(quán)插值算法的沖擊點(diǎn)精確定位41
• 3.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析41-45
• 3.4.1 訓(xùn)練集的構(gòu)建42
• 3.4.2 沖擊力大小的識別42-43
• 3.4.3 沖擊點(diǎn)的精確定位43-44
• 3.4.4 定位方法對比44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 FBG傳感網(wǎng)絡(luò)輸油管道泄漏檢測與定位47-56
• 4.1 現(xiàn)有管道泄漏檢測方法優(yōu)缺點(diǎn)分析47-48
• 4.2 FBG傳感探頭設(shè)計(jì)48-52
• 4.2.1 探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 探頭溫度自補(bǔ)償原理49-52
• 4.3 泄漏檢測系統(tǒng)的構(gòu)建52-54
• 4.3.1 感應(yīng)層及應(yīng)力傳導(dǎo)方案設(shè)計(jì)52-53
• 4.3.2 傳感探頭的安裝53-54
• 4.4 泄漏點(diǎn)的檢測及定位54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 FBG多峰光譜信號自適應(yīng)精確尋峰方法56-70
• 5.1 現(xiàn)有尋峰算法的優(yōu)缺點(diǎn)分析56-57
• 5.2 FBG多峰值光譜自適應(yīng)精確尋峰算法57-65
• 5.2.1 光譜信號預(yù)處理57-59
• 5.2.2 峰值點(diǎn)初定位59-60
• 5.2.3 自適應(yīng)多峰值區(qū)域分割60-62
• 5.2.4 基于廣義高斯模型的峰值精確定位62-65
• 5.3 仿真驗(yàn)證與結(jié)果分析65-68
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及光譜數(shù)據(jù)采集65-66
• 5.3.2 尋峰精度對比分析66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 第6章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 全文總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：996318