分布式光纤传感技术在管道在线预警系统监测的应用ppt

分布式光纤传感技术在管线检测中应用江宏 1 崔何亮 2(1欧美大地仪器设备中国有限公司 2 Neubrex Co., Ltd.摘要:布里渊时域分析仪 (BOTDA 是近年来在国际上研发成功的一种分布式光电传感技术, 该技术已开始广泛应用于结构体和工业设备等的温度、应变检测。

而Neubrex 公司在该技术基础上开发了新一代应变测量技术——脉冲预泵浦BOTDA(简称 PPP-BOTDA ,实现了 10cm 的空间分辨率和±7.5με的应变测量精度。

本文重点介绍了 PPP-BOTDA 技术原理以及与传统应变点式检测技术对比,并通过工程实例介绍该技术在管线检测中的应用。

关键词:布里渊时域分析仪; BOTDA ;光纤传感;脉冲预泵浦;空间分辨率;管线检测众所周知,很多情况下输油、输气管线经常通过地层条件复杂且地质灾害频发的区域,如经常发生滑坡、泥石流、地震的地区以及常年冻土地区。

这些地质灾害经常造成地下管线的故障、破坏、泄漏,从而带来经济损失和生态破坏等严重后果。

此外,正在营运的管道由于内部流体的腐蚀和侵蚀, 也将导致自身的损坏。

对管道进行结构和功能上监测对于管线的管理和安全运行显得尤为重要, 定期给管道管理部门提供管线运行过程中结构和功能上的参数将有助于⑴预防管线故障; ⑵及时探测管线损坏及所在位置; ⑶确保管线维护和修复行动及时有效。

通常进行管线监测的结构方面的参数包括管道的应变和曲率,而功能上监测的内容为分布式温度、泄漏和管线损坏。

目前, 国内外应用于管线工程监测的技术和方法主要是传统的电测式传感器, 而管线的长度一般都是几公里以上, 这样几千只传感器从布点连线到数据采集不仅复杂且成本高。

另外,受到布点数量的限制,无法全面反映管道的结构和功能情况, 现在国内外应用于管线工程监测的技术和方法正在从传统的点式仪器监测向分布式、自动化、高精度和远程监测的方向发展。

近年来兴起的光纤传感器具有抗电磁干扰、防水、抗腐蚀和耐久性长等特点, 特别是分布式传感光纤, 以其独特的优点在管线工程监测中有着很好应用前景,具有如下优点:①分布式:可以准确测出光纤沿线任一点上的应力、温度等信息,克服传统点式监测漏检的弊端,提高监测成功率。

光纤传感技术在管道安全监测中的应用引言随着工业化进程和城市化的快速发展，各种管道的数量不断增加，如石油、天然气等输送管道，甚至是给水管、通讯光缆等。

为了维护管道运行的安全性和可靠性，保障社会安全和经济稳定，管道安全监测至关重要。

目前，传感技术得到广泛应用，其中光纤传感技术是目前比较先进的技术。

一、光纤传感技术的原理光纤传感技术是指利用光纤的特性作为传感成分来进行监测和检测的一种新型传感技术。

光纤传感的原理是利用光纤本身的光学特性（如衰减、散射、折射率、相位等）或者外部影响（如温度、压力、形变等）对光纤中的光信号产生影响，进而反映出被检测物理量的信息。

二、1.石油、天然气管道对于输送石油、天然气等管道，其存在温度变化、压力波动等问题，一旦管道出现泄露、裂缝等问题就会引发严重事故。

光纤传感技术的应用，可以利用石油、天然气管道对光纤的散射、吸收等特性进行监测分析，对于管道泄漏、损伤等情况进行快速、准确的诊断，实现对管道运行状态及时、有效地监测和预警。

2.给水管道对于给水管道的安全监测，关键是检测其管道内是否有水质超标、破损或老化等问题。

光纤传感技术的应用，可以通过利用光纤的相位、折射率等特性来检测水的浊度、电导率和PH值等参数，进而实现对水质的监测。

同时，利用光纤传感技术可以监测管道的温度变化、形变等问题，对于管道的破损、老化等情况进行快速、准确的诊断。

3.光缆通讯光缆在现代社会中得到广泛应用，它们的质量和可靠性对于信息传输的质量至关重要。

光纤传感技术的应用，可以实现对光缆的温度变化、形变等问题进行监测，对于光缆的质量和可靠性进行评估，提高光缆的使用寿命和可靠性。

结论光纤传感技术的应用为管道安全监测提供了新的手段，可以快速、准确地监测和预警管道的故障、泄漏等安全问题，提高管道运行的稳定性和可靠性，保障社会的安全和经济稳定。

近年来，随着光纤传感技术不断发展，相信它会在管道安全监测中的应用中发挥更加重要的作用。

分布式光纤传感技术在管线检测中应用江宏 1 崔何亮 2(1欧美大地仪器设备中国有限公司 2 Neubrex Co., Ltd.摘要:布里渊时域分析仪 (BOTDA 是近年来在国际上研发成功的一种分布式光电传感技术, 该技术已开始广泛应用于结构体和工业设备等的温度、应变检测。

而Neubrex 公司在该技术基础上开发了新一代应变测量技术——脉冲预泵浦BOTDA(简称 PPP-BOTDA ,实现了 10cm 的空间分辨率和±7.5με的应变测量精度。

本文重点介绍了 PPP-BOTDA 技术原理以及与传统应变点式检测技术对比,并通过工程实例介绍该技术在管线检测中的应用。

关键词:布里渊时域分析仪; BOTDA ;光纤传感;脉冲预泵浦;空间分辨率;管线检测众所周知,很多情况下输油、输气管线经常通过地层条件复杂且地质灾害频发的区域,如经常发生滑坡、泥石流、地震的地区以及常年冻土地区。

这些地质灾害经常造成地下管线的故障、破坏、泄漏,从而带来经济损失和生态破坏等严重后果。

此外,正在营运的管道由于内部流体的腐蚀和侵蚀, 也将导致自身的损坏。

对管道进行结构和功能上监测对于管线的管理和安全运行显得尤为重要, 定期给管道管理部门提供管线运行过程中结构和功能上的参数将有助于⑴预防管线故障; ⑵及时探测管线损坏及所在位置; ⑶确保管线维护和修复行动及时有效。

通常进行管线监测的结构方面的参数包括管道的应变和曲率,而功能上监测的内容为分布式温度、泄漏和管线损坏。

目前, 国内外应用于管线工程监测的技术和方法主要是传统的电测式传感器, 而管线的长度一般都是几公里以上, 这样几千只传感器从布点连线到数据采集不仅复杂且成本高。

另外,受到布点数量的限制,无法全面反映管道的结构和功能情况, 现在国内外应用于管线工程监测的技术和方法正在从传统的点式仪器监测向分布式、自动化、高精度和远程监测的方向发展。

近年来兴起的光纤传感器具有抗电磁干扰、防水、抗腐蚀和耐久性长等特点, 特别是分布式传感光纤, 以其独特的优点在管线工程监测中有着很好应用前景,具有如下优点:①分布式:可以准确测出光纤沿线任一点上的应力、温度等信息,克服传统点式监测漏检的弊端,提高监测成功率。

消防方面
•隧道、地铁、公路和建筑物的火灾监测和报警
——光纤传感器的优势
—
——
DTS
Reyleigh
背向散射光真正的实现沿着光纤的分布式测量
•领先的光时域反射技术
Brilluous
•完全分布式的测量，大大降低误报和漏报率
分布式光纤温度测量系统
分布式光纤温度应变测量系统
火灾监测与报警传送带火灾监测
其他相关：
电力电缆监测
电力电缆
取决于需求，光纤可以安装在电缆内部或外部
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压力容器
监测外壳温度
更加了解生产状况
在危险环境中安全使用温度可上升到
发电厂监测。

分布式光纤传感器在管道泄漏监测中的应用管道泄漏不仅会造成资源损失和环境污染，石油、天然气等易燃易爆品输送管道的泄漏甚至会产生火灾爆炸，因此对管道进行实时监测，及时发现泄漏和预报隐患就显得十分重要．目前管道泄漏的监测方法主要有基于管内压力、流量、温度和管壁完好程度检测的管内智能爬行机法；基于泄漏产生的物理现象检测的声波、负压波、应力波检测法；利用热红外成像、气体成像、探地雷达的地面间接检测法[1,2],这些方法存在或者定位难，或者不能提前预报泄漏隐患等缺点．针对上述问题，设计一种利用分布式光纤传感器对输送管道的泄漏进行实时在线监测的技术．分布式光纤传感器是一种传感型光纤传感器，它具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力[3]．利用这一特性，在输送管道铺设的同时铺设一条或几条光缆，利用光纤作为传感器，拾取管道周围的压力、温度和振动信号，通过对信号的分析和处理，对输送管道泄漏、附近的机械施工和人为破坏等事件进行迅速判断和准确定位，提高管道的监测水平．1 分布式光纤传感器光纤传感技术是随着光导纤维和光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体、光纤为媒质、感知和传输外界信号的新型传感技术．分布式光纤传感器是利用光纤对沿光纤分布的被测量(环境参数)进行连续测量，同时获取被测量的空间分布状态及其随时间变化的传感器系统．分布式光纤传感器的一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量的一维分布，将光纤架设成光栅状可测定被测量的二维和三维分布．分布式光纤传感器可分为反射型和前向传输型．反射型是利用光纤在外部扰动作用下产生的瑞利(Reyleigh)、喇曼(Raman)、布里渊(Brillouin)等效应产生的背向散射光的动态变化进行测量，其特点是在入射端采用光时域反射(OTDR，Optical Time Domain Releetometer)技术来进行大小的测量和空间定位．前向型是利用外界物理量的作用，使光纤两传输模之间发生能量耦合，其特点是在输出端对耦合模进行测量，其频谱特性中的频率反映了耦合点的位置，幅值反映了该位置处被测量的大小．由于光纤在拉纤阶段二氧化硅由熔融态变为凝固态过程中形成的材料密度和折射率的微观不均匀，当光波在光纤中传输时，导致光纤中的光子与介质分子相互碰撞，弹性碰撞将产生与入射光同频的瑞利散射；非弹性膨胀将使光子的部分能量传递给分子或分子的部分能量传递给光子，产生自发喇曼散射．喇曼散射光在频域可分为波长大于入射光的Stokes光和波长小于入射光的反Stokes 光．Stokes与反Stokes的强度比值的大小与光源强度、光注入光纤的条件、光纤的几何尺寸和结构、光纤材料固有损耗和不均匀性、光路和电路参数无关，只和该点绝对温度有关[4,5]．布里渊效应是分别将频率可调的一脉冲光和一连续光在传感光纤的两端注入光纤，当两束光的频差处于光纤的布里渊增益带宽内时，两束光在相遇点就会产生布里渊放大效应．如果脉冲光频率高于连续光的频率。