一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，光纖拉曼分布式測(cè)溫系統(tǒng)得到了較快發(fā)展，并逐漸應(yīng)用到油庫油罐溫度監(jiān)測(cè)，管道泄漏檢測(cè)，電力電纜溫度檢測(cè)，大壩建筑完整性監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。目前，系統(tǒng)分辨率達(dá)到lm，測(cè)溫精度0.5°Co
[0003]光纖拉曼分布式測(cè)溫傳感利用自發(fā)拉曼散射效應(yīng)和OTDR(Optical Time DomainReflectometer，光時(shí)域反射)技術(shù)對(duì)光纖所處的溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。分布式測(cè)溫系統(tǒng)首先向光纖中注入高能脈沖激光，并產(chǎn)生兩束反向傳輸?shù)牟煌l率的拉曼光，分別是:波長較長、頻率較小的斯托克斯光，和波長較短、頻率較大的反斯托克斯光。反斯托克斯光強(qiáng)往往小于斯托克斯光強(qiáng)，反斯托克斯光對(duì)溫度敏感性要比斯托克斯光高數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可以采用被檢測(cè)點(diǎn)反斯托克斯光功率和斯托克斯光功率的比值來計(jì)算溫度，用注入脈沖光和收到反射光的時(shí)間差來計(jì)算被檢測(cè)點(diǎn)的距離。
[0004]隨著光纖傳感應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，在一些應(yīng)用場(chǎng)合下，需要對(duì)一根光纜進(jìn)行多參數(shù)的測(cè)量，比如:由于應(yīng)力的頻率低于1Hz，可以利用BOTDA(Brillouin Optical Time DomainAnalysis，布里淵光時(shí)域分析)同時(shí)測(cè)量溫度和應(yīng)力。然而，本發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)實(shí)施例中技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)大于1Hz，無法對(duì)一根光纖同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無法對(duì)一根光纖同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)的技術(shù)問題。
[0006]本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0007]光纖振動(dòng)傳感裝置，所述光纖振動(dòng)傳感裝置測(cè)量的振動(dòng)頻率大于IHz ;
[0008]光纖測(cè)溫裝置；
[0009]波分復(fù)用裝置，分別與所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置相連；
[0010]光纖，與所述波分復(fù)用裝置相連，其中，所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置通過所述波分復(fù)用裝置共用所述光纖。
[0011]可選的，所述光纖設(shè)置于被測(cè)管道的近地側(cè)，其中，所述被測(cè)管道具體為天然氣管道或石油管道。
[0012]可選的，所述光纖測(cè)溫裝置為光纖拉曼分布式溫度傳感裝置或光纖布里淵溫度傳感裝置。
[0013]本申請(qǐng)實(shí)施例中的上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果:通過波分復(fù)用裝置將光纖測(cè)溫裝置和振動(dòng)傳感裝置監(jiān)測(cè)所需的光路融合到同一根光纖上，實(shí)現(xiàn)了同一根光纖上的溫度傳感和振動(dòng)傳感，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法對(duì)一根光纖同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)的技術(shù)問題，提高了傳感系統(tǒng)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全面性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)應(yīng)用于長輸管道安全監(jiān)測(cè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，通過波分復(fù)用裝置將光纖測(cè)溫裝置和振動(dòng)傳感裝置監(jiān)測(cè)所需的光路融合到同一根光纖上，實(shí)現(xiàn)了同一根光纖上的溫度傳感和振動(dòng)傳感，提高了傳感系統(tǒng)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全面性。
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例技術(shù)方案的主要實(shí)現(xiàn)原理、【具體實(shí)施方式】及其對(duì)應(yīng)能夠達(dá)到的有益效果進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
[0018]實(shí)施例
[0019]請(qǐng)參考圖1，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0020]光纖振動(dòng)傳感裝置10，所述光纖振動(dòng)傳感裝置10測(cè)量的振動(dòng)頻率大于IHz ;
[0021]光纖測(cè)溫裝置11;
[0022]波分復(fù)用裝置12，分別與所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置相連；
[0023]光纖13，與所述波分復(fù)用裝置12相連，其中，所述光纖振動(dòng)傳感裝置10和所述光纖測(cè)溫裝置11通過所述波分復(fù)用裝置12共用所述光纖13。
[0024]在具體實(shí)施過程中，光纖振動(dòng)傳感裝置10可以利用瑞麗散射實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)光纖13上每個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)情況。光纖測(cè)溫裝置11具體可以為光纖拉曼分布式溫度傳感裝置或光纖布里淵溫度傳感裝置。具體的，光纖振動(dòng)傳感裝置10可以將強(qiáng)相干光從光纖13的一端注入，通過探測(cè)器探測(cè)脈沖寬度范圍內(nèi)的后向瑞利散射光判斷擾動(dòng)，通過測(cè)量輸入脈沖和接收到的干涉信號(hào)的時(shí)間延遲來判斷干擾點(diǎn)的位置，即監(jiān)測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域。
[0025]光纖振動(dòng)傳感裝置10和光纖測(cè)溫裝置11通過光纖連接頭連接到波分復(fù)用裝置12。波分復(fù)用裝置12將光纖振動(dòng)裝置和光纖測(cè)溫裝置11輸出的載有信息、但波長不同的光信號(hào)合成一束，沿著單根光纖13傳輸，使得光纖振動(dòng)傳感裝置10和光纖測(cè)溫裝置11共用一根光纖13。其中，一根光纖13通常是光纜中的一根纖芯。
[0026]在實(shí)際應(yīng)用過程中，所述光纖13設(shè)置于被測(cè)管道的近地側(cè)，其中，所述被測(cè)管道具體可以為天然氣管道或石油管道。請(qǐng)參考圖2，管道15埋設(shè)于土壤里，光纖13埋設(shè)于管道上方的土壤14里。
[0027]基于本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)，本申請(qǐng)實(shí)施例提供以下兩種監(jiān)測(cè)方法:
[0028]第一種監(jiān)測(cè)方法:首先，通過光纖振動(dòng)傳感裝置10檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域；然后，通過光纖測(cè)溫裝置11檢測(cè)獲得溫度變化區(qū)域；接著，判斷所述溫度變化區(qū)域是否位于所述振動(dòng)區(qū)域內(nèi)；若是，確定所述溫度變化區(qū)域內(nèi)的被測(cè)管道出現(xiàn)安全問題，并報(bào)警。
[0029]在具體實(shí)施過程中，通過光纖振動(dòng)傳感裝置10檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域后，可以對(duì)振動(dòng)區(qū)域進(jìn)行安全問題預(yù)警。安全問題預(yù)警用于警示振動(dòng)區(qū)域的管道沿線可能發(fā)生了潛在危害事件，如建筑挖掘，使得工作人員可以及時(shí)阻止?jié)撛谖：κ录陌l(fā)生，避免管道遭到破壞。
[0030]進(jìn)一步的，如果管道遭到破壞，管內(nèi)石油或者天然氣泄漏，那么泄漏點(diǎn)的周邊區(qū)域的溫度將發(fā)生變化，所以本申請(qǐng)實(shí)施例還在檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域的同時(shí)，通過光纖測(cè)溫裝置11檢測(cè)獲得溫度變化區(qū)域。緊接著，執(zhí)行下一步判斷所述溫度變化區(qū)域是否位于所述振動(dòng)區(qū)域內(nèi)，獲得判斷結(jié)果。若判斷結(jié)果為否，表明溫度變化區(qū)域管道遭到破壞的可能性較小，可能是其它事件引起的溫度變化，需要工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。若判斷結(jié)果為是，表明溫度變化區(qū)域存在管道破壞的可能性較大，確定該溫度變化區(qū)域內(nèi)的被測(cè)管道出現(xiàn)安全問題，并報(bào)警，提示工作人員立即趕赴該溫度變化區(qū)域進(jìn)行檢修。
[0031]第二種監(jiān)測(cè)方法:首先，通過光纖振動(dòng)傳感裝置10檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域；然后，通過光纖測(cè)溫裝置11檢測(cè)所述振動(dòng)區(qū)域內(nèi)的溫度，判斷是否存在溫度變化區(qū)域；若判斷結(jié)果為是，確定所述溫度變化區(qū)域內(nèi)的被測(cè)管道出現(xiàn)安全問題，并報(bào)警。
[0032]在具體實(shí)施過程中，通過光纖振動(dòng)傳感裝置10檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域后，進(jìn)一步重點(diǎn)檢測(cè)振動(dòng)區(qū)域內(nèi)的溫度，并判斷是否存在溫度變化區(qū)域。若判斷結(jié)果為在振動(dòng)區(qū)域內(nèi)存在溫度變化區(qū)域，確定所述溫度變化區(qū)域內(nèi)的被測(cè)管道出現(xiàn)安全問題，并報(bào)警。若判斷結(jié)果為在振動(dòng)區(qū)域內(nèi)不存在溫度變化區(qū)域，可以對(duì)振動(dòng)區(qū)域進(jìn)行安全預(yù)警。
[0033]在上述實(shí)施例中，通過光纖振動(dòng)傳感裝置10感知并定位管道附近存在潛在危害事件的區(qū)域，進(jìn)一步通過光纖測(cè)溫裝置11感知并定位由于管道內(nèi)輸送物質(zhì)會(huì)外泄，而導(dǎo)致泄漏點(diǎn)的溫度產(chǎn)生變化的區(qū)域，從而覆蓋事前預(yù)警和事后報(bào)警。
[0034]本申請(qǐng)實(shí)施例中的上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果:通過波分復(fù)用裝置將光纖測(cè)溫裝置和振動(dòng)傳感裝置監(jiān)測(cè)所需的光路融合到同一根光纖上，實(shí)現(xiàn)了同一根光纖上的溫度傳感和振動(dòng)傳感，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法對(duì)一根光纖同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)的技術(shù)問題，提高了傳感系統(tǒng)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全面性。
[0035]盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。
[0036]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 光纖振動(dòng)傳感裝置，所述光纖振動(dòng)傳感裝置測(cè)量的振動(dòng)頻率大于IHZ ; 光纖測(cè)溫裝置； 波分復(fù)用裝置，分別與所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置相連； 光纖，與所述波分復(fù)用裝置相連，其中，所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置通過所述波分復(fù)用裝置共用所述光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖設(shè)置于被測(cè)管道的近地側(cè)，其中，所述被測(cè)管道具體為天然氣管道或石油管道。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖測(cè)溫裝置為光纖拉曼分布式溫度傳感裝置或光纖布里淵溫度傳感裝置。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：光纖振動(dòng)傳感裝置，所述光纖振動(dòng)傳感裝置測(cè)量的振動(dòng)頻率大于1Hz；光纖測(cè)溫裝置；波分復(fù)用裝置，分別與所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置相連；光纖，與所述波分復(fù)用裝置相連，其中，所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置通過所述波分復(fù)用裝置共用所述光纖。通過波分復(fù)用裝置將光纖測(cè)溫裝置和振動(dòng)傳感裝置監(jiān)測(cè)所需的光路融合到同一根光纖上，實(shí)現(xiàn)了同一根光纖上的溫度傳感和振動(dòng)傳感，提高了傳感系統(tǒng)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全面性。
【IPC分類】G01H9-00, G01D21-02, G01K11-32
【公開號(hào)】CN204461469
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420845769
【發(fā)明人】張金權(quán), 焦書浩, 王飛, 劉素杰, 王贏, 厲宇, 楊依光, 郭戈, 關(guān)冀平, 楊文明, 趙鋒, 徐鵬, 趙鐵, 歐毅
【申請(qǐng)人】中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣管道通信電力工程總公司
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日