[發(fā)明專利]基于雙Sagnac光纖干涉儀的管道泄漏監(jiān)測裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110166334.2
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102242869A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杭利軍;隋寧菠;臧曉微;張立偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京一輕研究院
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于雙Sagnac光纖干涉儀的管道泄漏監(jiān)測裝置，該裝置主要包括有第一光路系統(tǒng)(1)、第二光路系統(tǒng)(2)、分布式光纖傳感系統(tǒng)(3)、檢測系統(tǒng)(4)，其特征在于：該裝置的第一光路系統(tǒng)(1)主要包括有第一寬帶連續(xù)光源(A1)、第一單模光纖(D1)、第一耦合器(A2)、第一消偏器(A3)、第二消偏器(A5)，第一延遲線圈(A4)、第二耦合器(A6)，第二光路系統(tǒng)(2)主要包括有第二寬帶連續(xù)光源(B1)、第二單模光纖(D2)、第三耦合器(B2)、第三消偏器(B3)、第四消偏器(B5)，第二延遲線圈(B4)、第四耦合器(B6)；其中第一光路系統(tǒng)(1)的寬帶連續(xù)光源(A1)通過第一單模光纖(D1)與第一耦合器(A2)連接，第二耦合器(A2)的兩個(gè)輸出端(E3)、(E4)分別與第一消偏器(A3)和第二消偏器(A5)連接，第一消偏器(A3)與第一延遲線圈(A4)連接，第一延遲線圈(A4)和第二消偏器(A5)分別與第二耦合器(A6)的兩個(gè)輸入端(F1)、(F2)連接，第二耦合器(A6)的輸出端(F3)與第一波分復(fù)用器(C1)的一個(gè)輸入端口(H1)連接；第二光路系統(tǒng)(2)的寬帶連續(xù)光源(B1)通過第二單模光纖(D2)與第三耦合器(B2)連接，第三耦合器(B2)的兩個(gè)輸出端(M3)、(M4)分別與第三消偏器(B3)和第四消偏器(B5)連接，第三消偏器(B3)與第二延遲線圈(B4)連接，第二延遲線圈(B4)和第四消偏器(B5)分別與第四耦合器(B6)的兩個(gè)輸入端(N1)、(N2)連接，第四耦合器(B6)的輸出端(N3)與第一波分復(fù)用器(C1)的另一個(gè)輸入端口(H2)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙Sagnac光纖干涉儀的管道泄漏監(jiān)測裝置，其特征在于：所述的檢測系統(tǒng)(4)主要包括有第一光電轉(zhuǎn)換器(A10)、第二光電轉(zhuǎn)換器(A11)、第一解調(diào)器(A12)、第三光電轉(zhuǎn)換器(B10)、第四光電轉(zhuǎn)換器(B11)、第二解調(diào)器(B12)、A/D轉(zhuǎn)換器(C6)、計(jì)算機(jī)(C7)，其中，第一光電轉(zhuǎn)換器(A10)和第二光電轉(zhuǎn)換器(A11)與第一解調(diào)器(A12)連接，第三光電轉(zhuǎn)換器(B10)和第四光電轉(zhuǎn)換器(B11)與第二解調(diào)器(B12)連接，第一解調(diào)器(A12)和第二解調(diào)器(B12)通過A/D轉(zhuǎn)換器(C6)與計(jì)算機(jī)(C7)連接。

3.按照權(quán)利要求1所述的基于雙Sagnac光纖干涉儀的管道泄漏監(jiān)測裝置，提出一種對泄漏點(diǎn)定位的方法，其特征在于，該方法是按如下步驟進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位的：

1)當(dāng)管道有泄漏時(shí)，泄漏聲發(fā)射信號由式①表示

Δφsinωt????????①

Δφ為泄漏信號的幅值，ω為泄漏信號的頻率；

由第一寬帶連續(xù)光源A1形成的Sagnac干涉儀，在管道發(fā)生泄漏后，解調(diào)出的泄漏信號經(jīng)歸一化處理后，頻譜表達(dá)式為②

F1(ω)=Acos[ω(τL)]sin[ωτd2]]]>②

式中，ω為外界泄漏信號頻率，是一連續(xù)寬頻信號，τ_L為光從泄漏點(diǎn)D傳播到第二波分復(fù)用器C4所需時(shí)間；τ_d為光傳播經(jīng)過第一延遲線圈A4所需時(shí)間，延遲線圈A4長度確定，因此τ_d為定值；A為常數(shù)；

由第二寬帶連續(xù)光源B2形成的Sagnac干涉儀，在管道發(fā)生泄漏后，解調(diào)出的泄漏信號經(jīng)歸一化處理后，頻譜表達(dá)式為③

F2(ω)=Acos[ω(τL+τS)]sin[ωτd2]]]>③

式中τ_S為光從第二波分復(fù)用器C4傳播到第二反射鏡B7所需時(shí)間，由于第二傳感光纜C2的長度S為定值，因此τ_S也為定值；

2)確定延遲線圈長度，且使第一延遲線圈A4和第二延遲線圈B4長度相等，保證在泄漏信號的寬頻范圍內(nèi)不等于零；

3)將式②、③作比值，得到式④

F1(ω)F2(ω)=Acos[ω(τL)]sin[ωτd2]Acos[ω(τL+τS)]sin[ωτd2]]]>④

由于泄漏信號頻率ω為一寬頻信號，因此可利用頻譜上多個(gè)點(diǎn)求得光從泄漏點(diǎn)D傳播到第二波分復(fù)用器C4所需時(shí)間τ_L的平均值；

4)再根據(jù)公式L＝vτ_L(v為光在光纖中的傳播速度)計(jì)算出泄漏位置D到第二波分復(fù)用器C4的距離L。