專利名稱：一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于埋地管道監(jiān)測技術領域，特別是涉及一種基于光纖光柵的埋地管線焊 縫實時應力在線監(jiān)測裝置。
背景技術：
目前，埋地管線日常維護通常使用犧牲陽極保護，檢測手段多根據(jù)NACE ECDA(外 部腐蝕直接評估)推薦方法，對外防腐層檢測時多選擇PCM、DCVG/ACVG、CIPS多種檢測手段 同時采用。在實際應用中，由于野外管線環(huán)境因素復雜，地勢、地表構筑物、沿線農(nóng)作物等多 種條件限制上述技術手段的采用，因此始終存在一定的盲區(qū)，增加的管線的失效風險；傳統(tǒng) 檢測手段主要針對外防腐完整性，對于應力集中方面幾乎未有針對性手段。綜上，由于傳統(tǒng) 技術從時間、位置判斷、趨勢預測等各方面均無法滿足實際需要，一種可以判斷管線應力變 化狀態(tài)的新型實時在線監(jiān)測技術的發(fā)明，尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術存在的問題，提供了一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實 時應力在線監(jiān)測裝置。本發(fā)明目的是提供一種具有結構簡單，裝配緊湊，操作方便，省時省力，制造成本 低，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，位置判斷準確，趨勢預測可靠，實時檢測，數(shù)據(jù)精度高等特 點的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置。本發(fā)明利用光纖傳感技術，設計分布式光纖折射率傳感器，并在埋地油氣管線焊 縫處進行布設。當埋地油氣管線最為薄弱得焊縫處發(fā)生應力損傷時，光纖折射率傳感器檢 測到變化從而實現(xiàn)監(jiān)測。技術內(nèi)容包括
1.分布式光纖折射率傳感器
管線的焊縫是長輸管線最為薄弱區(qū)域，也是在應力下最為集中得區(qū)域?；诠饫w的分 布式折射率傳感器的核心是超長閃耀光纖光柵，其柵區(qū)長度可達幾十厘米。傳感器整體被 設計為插入式探針狀，并根據(jù)需要插入或埋入待測管線的外防腐層。當焊縫應力逐漸集中 時，依據(jù)其集中程度不同，預應力的光纖光柵傳感器會發(fā)生相應得變化，而通過監(jiān)測超長閃 耀光柵投射光波長得變化，可以分析出應力變化及程度；
2.埋地油氣管線焊縫應力監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)
將多支探針狀分布式光纖折射率傳感器埋入或插入待測油氣管線的焊縫處，并通過光 纖連接到光譜測量儀，從而構成埋地油管線焊縫的應力監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測各傳 感器的傳感數(shù)據(jù)，整理并分析油氣管線焊縫應力集中得狀態(tài)。并與歷史記錄進行對比，從而 給出管線焊縫應力集中趨勢并進行風險評估；
本發(fā)明基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置采用如下技術方案 一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，其特點是在線監(jiān)測裝置 包括微處理器、光譜解調(diào)儀和閃耀光纖光柵傳感器；微處理器連接光譜解調(diào)儀，光譜解調(diào)儀連接閃耀光纖光柵傳感器；閃耀光纖光柵傳感器有閃耀光纖光柵、托管和預應力拉帶構成， 閃耀光纖光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預應力拉帶。本發(fā)明基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置還可以采用如下技 術措施
所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，其特點是裝配閃耀光 纖光柵的托管為半圓桶形結構。所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，其特點是閃耀光 纖光柵有單模光纖連接光譜解調(diào)儀，單模光纖與閃耀光纖光柵連接處有外殼和保護套管。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果
基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，由于采用了本發(fā)明全新的技術 方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明解決了埋地油氣管線焊縫處無實時監(jiān)測手段的技術盲點?？?以實時在線對埋地管線進行應力監(jiān)測，使其可以通過傳感器，針對監(jiān)測點準確監(jiān)測應力變 化及其累計情況。本發(fā)明埋地油氣管線焊縫應力監(jiān)測技術，利用光纖作為傳感器件，采用分布式光 纖應力傳感技術，通過檢測光纖光學參量的變化來感測埋地油氣管線焊縫的應力變化程 度。可以實現(xiàn)實時、網(wǎng)絡化的監(jiān)測并給出埋地管線應力變化程度及風險評估。本發(fā)明具有結構簡單，裝配緊湊，操作方便，省時省力，制造成本低，性能穩(wěn)定可 靠，使用壽命長，位置判斷準確，趨勢預測可靠，實時檢測，數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的連接結構示意圖2是本發(fā)明的閃耀光纖光柵傳感器的結構示意圖。圖中，1.閃耀光纖光柵，2.單模光纖，3.針狀外殼，4.保護套管，5.光纖接頭， 6.托筒，7.預應力拉帶，8.光譜解調(diào)儀，9.計算機。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的技術內(nèi)容、特點及功效，茲列舉以下實例，并配合附圖詳 細說明如下
參照附圖1和圖2。實施例1
一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，包括計算機10、光譜解調(diào) 儀9和閃耀光纖光柵傳感器8，計算機10連接光譜解調(diào)儀；光譜解調(diào)儀連接閃耀光纖光柵 傳感器8，閃耀光纖光柵傳感器8有閃耀光纖光柵1、托管6和預應力拉帶7構成，閃耀光纖 光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預應力拉帶。裝配閃耀光纖光柵的托管為半圓桶形結構。閃耀光纖光柵有單模光纖連接光譜解 調(diào)儀，單模光纖與閃耀光纖光柵連接處有外殼3和保護套管4。單模光纖2可由光纖接頭5 進行連接。本實施例的具體結構及其在線監(jiān)測過程 1、分布式光纖折射率傳感器主要結構包括超長閃耀光纖光柵1，單模光纖2，針狀外殼3，保護套管4，光纖接頭5， 托筒6，預應力拉帶7 ；其特點是將1超長閃耀光纖光柵與2單模光纖的一端進行連接。將 2單模光纖的另一端與光纖接頭5進行連接。然后將其穿入托筒6中。托筒6光纖穿入針 狀外殼3中。托筒6的結構為半圓桶形結構，將1超長閃耀光纖光柵的柵區(qū)放置于托筒6 的半圓桶區(qū)域以使得其能在預應力下感應外界應力變化中。而后將4保護套粘接于3針狀 外殼的兩端以保護光纖。2.埋地油氣管線焊縫應力監(jiān)測系統(tǒng)
主要結構包括分布式光纖折射率傳感器8，單模光纖2，光譜解調(diào)儀9，計算機10 ；光 纖折射率傳感器通過單模光纖2與光譜解調(diào)儀9相連。光譜解調(diào)儀9通過網(wǎng)線與計算機10 相連。使用時分布式光纖折射率傳感器1.超長閃耀光纖光柵采用1350nm波段的相 位模板經(jīng)紫外曝光法寫制。柵面傾斜角度20度。柵區(qū)長度15cm。2單模光纖采用芯徑為 7um，外包層150um的2550歷石英光纖。3.針狀外殼采用外直徑3mm，內(nèi)直徑2mm的半圓桶 裝結構，其材料為耐腐蝕的高分子硬脂材料。其開孔長度40cm，總長160cm。
權利要求
1.一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，其特征是在線監(jiān)測裝 置包括微處理器、光譜解調(diào)儀和閃耀光纖光柵傳感器；微處理器連接光譜解調(diào)儀，光譜解調(diào) 儀連接閃耀光纖光柵傳感器；閃耀光纖光柵傳感器有閃耀光纖光柵、托管和預應力拉帶構 成，閃耀光纖光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預應力拉帶。
2.按照權利要求1所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，其特 征是裝配閃耀光纖光柵的托管為半圓桶形結構。
3.按照權利要求1所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，其特 征是閃耀光纖光柵有單模光纖連接光譜解調(diào)儀，單模光纖與閃耀光纖光柵連接處有外殼 和保護套管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置。本發(fā)明屬于埋地管道監(jiān)測技術領域。一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實時應力在線監(jiān)測裝置，其特征是在線監(jiān)測裝置包括微處理器、光譜解調(diào)儀和閃耀光纖光柵傳感器；微處理器連接光譜解調(diào)儀，光譜解調(diào)儀連接閃耀光纖光柵傳感器；閃耀光纖光柵傳感器有閃耀光纖光柵、托管和預應力拉帶構成，閃耀光纖光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預應力拉帶。本發(fā)明具有結構簡單，裝配緊湊，操作方便，省時省力，制造成本低，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，位置判斷準確，趨勢預測可靠，實時檢測，數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點。
文檔編號G01L1/24GK102109396SQ201010594578
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權日2010年12月20日
發(fā)明者劉波, 胡欣, 袁樹忠 申請人:南開大學, 天津億利科能源科技發(fā)展股份有限公司