光纖分布式聲波傳感器管道壓力監(jiān)測系統(tǒng)

油氣管道泄漏監(jiān)測技術

隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會對能源尤其是油氣資源的需求量越來越大。在國家能源戰(zhàn)略中，油氣儲運的建設和發(fā)展關系到為國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展提供長期、穩(wěn)定、經(jīng)濟、安全的能源保障的戰(zhàn)略全局。管道運輸是繼公路、鐵路、水路、航空運輸之后的第五大運輸方式，其發(fā)展狀況直接體現(xiàn)了一個國家運輸業(yè)的水平。故管道泄漏的監(jiān)測技術成為科技工作者的研究熱點。

光纖分布式聲波傳感器管道壓力監(jiān)測系統(tǒng)

現(xiàn)有技術中，對于管道中的流體壓力測量通常采用機械壓力表，在測量時在機械壓力表與管道測量孔位間通過若干順序連接的支管管件、手動閥門和接口轉(zhuǎn)換法蘭形成測量管路，測量管路各部件間的銜接密封處往往是發(fā)生泄漏的高風險區(qū)，一旦泄露會造成經(jīng)濟損失和潛在的人身傷害。同時機械壓力表的測量誤差較大測量實時性較差。 現(xiàn)如今管道泄漏的實時和精準檢測均通過光纖分布式聲波傳感器(DAS)實現(xiàn)，其中較為常用的基于相位敏感型光時域反射儀管道監(jiān)測技術存在以下幾個缺點：

空間分辨率與傳感距離之間存在矛盾關系：探測光脈沖的持續(xù)時間越短則其空間分辨率越高，但這將導致脈沖能量的下降，瑞利散射光的信噪比降低，傳感距離和測量靈敏度都會惡化；

由瑞利散射光之間的干涉作用引起的相干衰落噪聲會影響傳感器的檢測能力，在基于光纖傳感技術DAS系統(tǒng)中，各種解決方法在去除相干衰落噪聲的同時都會伴隨著其他性能(如，頻率響應、空間分辨率)的降低。 基于光纖的油氣管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，將高性能分布式光纖聲波傳感技術和小波降噪算法應用于輸氣管道泄漏的檢測，空間分辨率由探測光信號的掃頻范圍決定而與光脈沖持續(xù)時間無關，從而解決了傳統(tǒng) 技術中空間分辨率與探測距離之間的矛盾，能夠?qū)崿F(xiàn)米級高空間分辨率、高靈敏度與長傳感距離，同時去除環(huán)境噪聲的影響，顯著提升了對微弱泄漏信號的檢測靈敏度。

分布式光纖傳感技術的特點

由于分布式光纖傳感器具有傳感空間范圍大、傳感與傳光為同一根光纖、系統(tǒng)結(jié)構簡單、使用方便、單位長度內(nèi)信號獲取成本低、性價比高等優(yōu)選被廣泛地應用于管道泄漏的監(jiān)測技術中。傳統(tǒng)的的光纖分布式聲波監(jiān)測系統(tǒng)中，利用傳感光纖上的不同單位長度間的背向瑞利散射信號作為傳感信號的載體，進一步完成相應位置上的傳感信號的相位變化解析，以測得傳感信號。然而，由于背向瑞利散射信號非常微弱，且環(huán)境噪聲極易改變光在傳輸過程中的偏振態(tài)，導致傳感信號淹沒在噪聲信號中，造成系統(tǒng)無法解調(diào)出相應的傳感信號。

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