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应用于石油管道安全检测的分布式光纤传感系统基础研究

潘坤  
【摘要】:目前,人们对能源特别是油气资源消耗的增加使得管道运输在国民经济中的地位不断上升。而管道一般地处野外,环境条件复杂,一旦发生泄漏或钻孔盗油等事件,很容易造成重大的经济损失和环境污染,还有可能带来重大的人员伤亡。而管道安全泄漏检测作为保障管道安全生产的重要手段,已经渗入到多个学科领域。在众多管道安全泄漏检测技术中,分布式光纤传感技术凭借其“传”和“感”合二为一,灵敏度高等优点,代表了管道安全监测的一个重要发展方向。 本文研究了分布式光纤振动传感,对基于Sagnac干涉仪的分布式光纤振动传感进行了深入的理论研究和实验分析,并在此基础上研究了基于虚拟仪器的数据采集处理技术。 本文在分析了基于Sagnac干涉仪的分布式光纤传感系统基本原理的基础上,结合基于3×3光纤耦合器的Sagnac型光纤振动传感系统和应用延迟环的Sagnac型光纤振动传感系统,提出了一种新型Sagnac单线式光纤振动传感技术并搭建了实验系统。单线式Sagnac光纤结构解决了环状结构在实际应用中的限制;增加一个由2×2光纤耦合器构成的光纤环镜,通过提高返回到光探测器上的光功率值,延长了系统的最大探测距离。 本文还研究了基于虚拟仪器的数据采集系统,并利用VC++完成人机交互界面和数据采集程序的编写。利用小波变换对信号的频谱进行去噪声处理,提取有用信号,获取分辨率较好的频谱。 通过对实验系统的分析,验证系统的振动敏感性,通过对采集信号的分析、处理,研究试验系统中单点振动源的定位。并对定位结果进行验证,定位误差进行分析,实验过程中存在的问题进行分析和探讨。


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