基于光纤光栅传感技术的管道泄漏监测研究

摘要

第一章为绪论，首先总结了我国自建国以来管道运输业的发展状况，回顾了国内外油气管道泄漏所引起的重大灾难性事故，提出管道安全运行监测的重要性。其次阐述了国内外在管道泄漏以及腐蚀检测方面的研究成果，重点介绍了光纤传感器在管道监测中的研究进展，并分析管道检测技术存在的问题。最后介绍了光纤光栅传感器的传感原理，提出了本文的研究方向与研究内容。
　　第二章首先提出基于管道环向应变测量的管道健康监测理论，然后推导了基于光纤光栅应变传感器的管道环向应变测量原理。为了验证这种基于环向应变测量的管道监测方法的可行性，我们进行了应用光纤光栅应变传感器的燃气管道泄漏监测实验，通过本次实验研究了支线泄漏，冲击荷载，不同泄漏量等工况下的光纤光栅应变传感器响应情况。实验证明这种基于管道环向应变测量的泄漏监测方法切实可行。
　　第三章主要内容为开发一种光纤光栅应变箍传感器。首先介绍了传感器的设计原则以及光纤光栅应变传感器的增敏原理。针对管道监测的特点，设计了这种光纤光栅应变箍传感器。为了固定光纤光栅应变箍传感器，使其与管道变形一致，达到有效测量管道环向应变的目的，我们设计了光纤光栅应变箍传感器固定预张拉系统。通过光纤光栅应变箍传感器性能测试实验可以得到:这种光纤光应变箍传感器性能良好，并且具有很好的重复使用性，适合应用于实际工程;另外使用这种预张拉系统固定光纤光栅应变箍能够使光纤光栅应变箍传感器与管道变形一致，达到有效测量管道环向应变的目的。最后介绍了应用光纤光栅应变箍传感器的泄漏测量实验。通过这个实验，主要研究光纤光栅应变箍传感器能否及时准确测量到泄漏信号。实验表明，这种光纤光栅应变箍传感器能够及时准确监测到管道泄漏信号，具有工程应用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景

1．1．1 概况

1．1．2 研究的目的及意义

1．2 管道泄漏检测技术的国内外研究现状

1．2．1 直接检测法

1．2．2 间接检测法

1．3 光纤光栅传感器介绍

1．3．1 光纤传感器的优越特性

1．3．2 光纤光栅智能材料的传感机理

1．4 光纤传感器在管道监测中的应用现状

1．5 本文主要研究内容

2 基于管道环向应变测量的泄漏监测实验研究

2．1 基于管道环向应变测量的泄漏监测理论

2．2 应用光纤光栅应变传感器的管道泄漏监测实验

2．2．1 应用光纤光栅应变传感器测量管道环向应变的基本理论

2．2．2 光纤光栅应变传感器标定

2．2．3 实验概况

2．2．4 实验数据分析

2．3 本章小结

3 光纤光栅应变箍传感器开发

3．1 光纤光栅应变箍传感器的设计原则

3．2 光纤光栅应变箍传感器增敏原理

3．3 光纤光栅应变箍传感器的测量原理

3．4 光纤光栅应变箍传感器的结构

3．5 光纤光栅应变箍传感器封装工艺

3．6 光纤光栅应变箍传感器的可控预张拉系统研制

3．6．1 可控预张拉系统中的固定支座的研制

3．6．2 使用可控预张拉系统的光纤光栅应变箍传感器安装方法

3．7 光纤光栅应变箍传感器的性能测试实验

3．7．1 实验概况

3．7．2 光纤光栅应变箍传感器标定实验

3．7．3 光纤光栅应变箍传感器的重复性实验

3．7．4 光纤光栅应变箍传感器的一致性实验

3．8 基于光纤光栅应变箍传感器管道泄漏监测实验

3．8．1 实验概况

3．8．2 实验数据分析

3．9 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢