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(shù)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)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(yùn)的建設(shè)和發(fā)展關(guān)系到為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展提供長期、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全的能源保障的戰(zhàn)略全局。管道運(yùn)輸是繼公路、鐵路、水路、航空運(yùn)輸之后的第五大運(yùn)輸方式，其發(fā)展?fàn)顩r直接體現(xiàn)了一個國家運(yùn)輸業(yè)的水平。故管道泄漏的監(jiān)測技術(shù)成為科技工作者的研究熱點(diǎn)。

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(shù)中，對于管道中的流體壓力測量通常采用機(jī)械壓力表，在測量時在機(jī)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(fēng)險(xiǎn)區(qū)，一旦泄露會造成經(jīng)濟(jì)損失和潛在的人身傷害。同時機(jī)械壓力表的測量誤差較大測量實(shí)時性較差。 現(xiàn)如今管道泄漏的實(shí)時和精準(zhǔn)檢測均通過光纖分布式聲波傳感器(DAS)實(shí)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(shù)存在以下幾個缺點(diǎn)：

空間分辨率與傳感距離之間存在矛盾關(guān)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(dǎo)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(shù)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(yīng)、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(shù)和小波降噪算法應(yīng)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(guān)，從而解決了傳統(tǒng) 技術(shù)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(shù)的特點(diǎn)

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(gòu)簡單、使用方便、單位長度內(nèi)信號獲取成本低、性價(jià)比高等優(yōu)選被廣泛地應(yīng)用于管道泄漏的監(jiān)測技術(shù)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(jìn)一步完成相應(yīng)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(dǎo)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(yīng)的傳感信號。

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