基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括激光器、第一光探測器、第二光探測器、第三光探測器、3×3光纖耦合器、第一FRM和第二FRM，激光器、第二光探測器通過光纖環(huán)形器與3×3光纖耦合器的第一路輸入端相連接，第一光探測器、第三光探測器分別與3×3光纖耦合器的第二、三路輸入端相連接，3×3光纖耦合器的第一路輸出端通過傳感光纖與第一FRM相連接，3×3光纖耦合器的第二路輸出端通過光纖參考臂與第二FRM相連接。本實用新型避免了繁瑣昂貴的硬件裝置，也規(guī)避了白光干涉儀定位技術(shù)的靈敏度和陷波點混疊的兩難問題，插入損耗較小，適合長距離、大范圍輸油氣管線安全預(yù)警，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，屬于輸油 氣管線安全預(yù)警【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的日益發(fā)展，管道安全尤其是輸油氣管線是在這幾年得到重要關(guān)注 的一個細分領(lǐng)域，若輸油氣管線的破裂泄漏，會導(dǎo)致居民生活遭受巨大的影響；若是輸油氣 管線遭受破壞，則帶來巨大的安全隱患，并造成不可估量的經(jīng)濟損失。
[0003] 眾所周知，現(xiàn)有技術(shù)的報警監(jiān)控系統(tǒng)大多由多路通道支持，而這種系統(tǒng)是需要通 過每個不同通道的軟件去控制各自的通道，從技術(shù)層面來看太過于繁瑣，實施起來也比較 麻煩，而且建立和維護的成本也都比較高，不適合在輸油氣管線這種長距離、易燃易爆的場 合下應(yīng)用。
[0004] 伴隨著光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)，Mach-Zehnder干涉技術(shù)、白光干涉技術(shù)等眾多光纖 傳感技術(shù)開始在管道安防這個領(lǐng)域得到應(yīng)用，另外，還有一些將多種干涉儀結(jié)合在一起的 技術(shù)，如Sagnac和Mach-Zehnder、Sagnac和Sagnac，國外目前針對光纖安防報警技術(shù)的研 究也很多，也主要是基于Sagnac、MZ干涉類的光纖圍欄報警技術(shù)研究，鮮有在管道安全監(jiān) 測上的應(yīng)用。
[0005] 由于各自技術(shù)理論先天的一些局限，以Mach-Zehnder干涉定位技術(shù)和光纖白光 干涉儀的陷波點定位技術(shù)為例，Mach-Zehnder干涉定位技術(shù)必須采用高速率的同步采集裝 置，成本較高，且隨著監(jiān)測距離的增加到一定距離后成本急劇增加；而光纖白光干涉儀陷波 點定位技術(shù)由于存在延遲光纖環(huán)，而延遲光纖環(huán)本身也會產(chǎn)生陷波點，在長距離定位過程 中易導(dǎo)致陷波點混疊干擾現(xiàn)象，而通過減少延遲光纖環(huán)長度來解決混疊問題又會降低系統(tǒng) 的靈敏度。
[0006] 以上各種技術(shù)始終不能將管道安防提升到一個良好的應(yīng)用高度，市場上仍缺乏一 種行之有效的管道安防類技術(shù)產(chǎn)品，鑒于上述問題，開發(fā)一種簡單、成本低的光纖定位型的 輸油氣管線安全監(jiān)測方法勢在必行。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型的目的是克服現(xiàn)有市場上仍缺乏一種行之有效的管道安防類技術(shù)產(chǎn) 品。本實用新型的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，避免了繁瑣昂貴的硬 件裝置，同時也規(guī)避了白光干涉儀定位技術(shù)的兩難問題，插入損耗較小，適合長距離、大范 圍輸油氣管線安全預(yù)警，監(jiān)測距離可達150km，具有良好的應(yīng)用前景。
[0008] 為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括
[0010] 激光器、第一光探測器、第二光探測器、第三光探測器、3X3光纖耦合器和第一傳 感光纖終端FRM和第二傳感光纖終端FRM，所述激光器與第二光探測器通過光纖環(huán)形器與 3X 3光纖耦合器的第一路輸入端相連接，所述第一光探測器、第三光探測器分別與3X 3光 纖奉禹合器的第二、三路輸入端相連接，所述3X3光纖稱合器的第一路輸出端通過傳感光纖 與第一傳感光纖終端FRM相連接，所述3 X 3光纖耦合器的第二路輸出端通過光纖參考臂與 第二傳感光纖終端FRM相連接。
[0011] 前述的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感 光纖沿輸油氣管線的傳輸方向分布。
[0012] 前述的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述第一 傳感光纖終端FRM和第二傳感光纖終端FRM均為法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡。
[0013] 本實用新型的有益效果是：本實用新型的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全 監(jiān)測系統(tǒng)，避免了繁瑣昂貴的硬件裝置，同時也規(guī)避了白光干涉儀定位技術(shù)的兩難問題，插 入損耗較小，適合長距離、大范圍輸油氣管線安全預(yù)警，監(jiān)測距離可達150km，具有良好的應(yīng) 用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測方法的系統(tǒng)框 圖。
[0015] 圖2是本實用新型的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)的流程圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面將結(jié)合說明書附圖，對本實用新型作進一步說明。以下實施例僅用于更加清 楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0017] 如圖1所示，本實用新型的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，包 括激光器、第一光探測器（光探測器1)、第二光探測器（光探測器2)、第三光探測器（光探 測器3)、3 X 3光纖稱合器（coupler)、第一傳感光纖終端FRM(第一 FRM)和第二傳感光纖終 端FRM(第二FRM)，激光器、第二光探測器通過光纖環(huán)形器M與3X3光纖稱合器的第一路 輸入端相連接，第一光探測器、第三光探測器分別與3X3光纖耦合器的第二、三路輸入端 相連接，3 X 3光纖耦合器的第一路輸出端通過傳感光纖與第一傳感光纖終端FRM相連接， 3 X 3光纖耦合器的第二路輸出端通過光纖參考臂與第二傳感光纖終端FRM相連接，其中傳 感光纖沿輸油氣管線的傳輸方向分布；第一傳感光纖終端FRM和第二傳感光纖終端FRM均 為法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡。
[0018] 基于上述的分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，避免了繁瑣 昂貴的硬件裝置，同時也規(guī)避了白光干涉儀定位技術(shù)的兩難問題，插入損耗較小，適合長距 離、大范圍輸油氣管線安全預(yù)警，監(jiān)測距離可達150km，如圖2所示，具體包括以下步驟，
[0019] 步驟（1)，通過3 X 3光纖耦合器構(gòu)建邁克爾遜光纖干涉儀，得到輸油氣管線上三 路干涉信號，相鄰的兩路干涉信號之間存在2 π /3的固定相位差；
[0020] 步驟（2)，利用三路干涉信號，解調(diào)出擾動引起的干涉光相位Λ Φ⑴，過程為，
[0021] (1)設(shè)擾動Φ (t)為單頻正弦函數(shù)，如公式（1)所示，
[0022] φ (t) = Φ 〇sin ω (t) (I)
[0023] 其中，ΦC1是指擾動引起的光相位變化幅值；ω是指擾動頻率；
[0024] (2)根據(jù)公式（2)，計算擾動引起的干涉光相位Λ φ (t)，
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括激光器、第一 光探測器、第二光探測器、第三光探測器、3X3光纖耦合器、第一傳感光纖終端FRM和第二 傳感光纖終端FRM，所述激光器與第二光探測器通過光纖環(huán)形器與3 X 3光纖耦合器的第一 路輸入端相連接，所述第一光探測器、第三光探測器分別與3X3光纖耦合器的第二、三路 輸入端相連接，所述3X3光纖耦合器的第一路輸出端通過傳感光纖與第一傳感光纖終端 FRM相連接，所述3X3光纖耦合器的第二路輸出端通過光纖參考臂與第二傳感光纖終端 FRM相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于：所述傳感光纖沿輸油氣管線的傳輸方向分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式光纖傳感的輸油氣管線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于：所述第一傳感光纖終端FRM和第二傳感光纖終端FRM均為法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡。
【文檔編號】F17D5/02GK204153472SQ201420536383
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】吳東方 申請人:蘇州光藍信息技術(shù)有限公司