[發明專利]一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統

有效

• 申請號: 201110271993.2
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102997061A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張金權;王小軍;王飛;劉素杰;崔海龍;任培奎;劉春平;黃現玲;彭妍;趙敏琴
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣管道局
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

1.一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統，其特征是它包括光路系統和電路兩部分，在管道本體上每隔一定距離安裝一個光纖傳感器，相鄰的多個光纖傳感器構成一個光纖傳感器組，各光纖傳感器組共用一根發射光纖與光源連接，每個光纖傳感器組使用一根回傳光纖與光電探測器連接；光電探測器輸出接包括泄漏信號識別和事件定位功能的信號采集與處理模塊，信號采集與處理模塊輸出通過外部接口接微機；

由光源發出激光，經傳輸光路實現分束后傳輸到安裝在管道壁上的光纖傳感器組，光纖傳感器組拾取沿管道傳播的泄漏振動信號以及噪聲后，再次經傳輸光路傳回至系統的光電探測器，由信號采集與處理模塊進行泄漏信號解調與識別分析，并對泄漏信號進行時延估計實現對泄漏點的定位。

2.根據權利要求1所述的一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統，其特征是所述光路系統是基于頻分復用原理，由光路適配器、傳輸光纜和光纖傳感器三部分構成；光路適配器由光分束器和光合束器組成；光纖傳感器采用馬赫曾德干涉儀或邁克耳遜干涉儀；每個光纖傳感器由兩根光纖接一個光路適配器，所有光路適配器依次串接，由距接收端最近的光路適配器接系統主機。

3.根據權利要求2所述的一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統，其特征是所述光路系統具體是激光器發出的探測激光輸入傳輸光纜中的輸入光纖進入傳感器組后到達第一個光路適配器，由該光路適配器的光分束器分為兩束激光：一束經輸入光纖進入第一個光纖傳感器，另一束光經延時光纖傳到下一個光路適配器，再由下一個光路適配器中的光分束器分為兩束激光，一束進入第二個光纖傳感器，另一束再經傳輸光纖傳輸到下一個光路適配器，以此類推，直到激光到達最后一個光纖傳感器；相鄰的多個光纖傳感器分為一組，組內各光纖傳感器的干涉信號通過光合束器接入回傳光纖，傳回到系統接收端；在傳感器組的最后一個光纖傳感器，激光不再通過光路適配器，直接進入光纖傳感器；而經過各光纖傳感器后的光信號，通過各自相應的光路適配器中的光合束器，與后面傳過來的光信號合束，最終經相對應的傳感器組的回傳光纖傳至監測系統的光電轉換模塊；

所述光路適配器集合了光分束器和光合束器；發射光纖與回傳光纖使用的是同一根傳輸光纜中的兩根不同的纖芯；傳輸光纜將所有光路適配器串聯起來；管道上相鄰的兩個傳感器之間的發射光纖和回傳光纖的長度均要大于激光器相干長度的1/2，以防止傳感器之間發生信號串擾。

4.根據權利要求1所述的一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統，其特征是所述光源是一種包括適合復用和調制解調的專用光源系統，由光頻可調的激光器和專用調制信號發生模塊構成；激光器調制輸入接調制信號發生模塊中的D/A輸出，調制信號發生模塊有頻率調節、幅度調節和鋸齒波/倒鋸齒波選擇輸入；通過編程選擇如鋸齒波或倒鋸齒波調制信號類型，調整設置信號幅度和頻率；調制信號作用在激光器，輸出光頻隨調制信號波形同步變化的激光。

5.根據權利要求4所述的一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統，其特征是所述專用調制信號發生模塊主要由運算放大器U7、DFB激光器U8、運算放大器U9和2個三極管Q4、Q5組；U7的7端接VDC，6端接電阻R18后與二極管D8、電容C41串聯后與電容C38并聯的電路再串聯，6端接電阻R19后接VDC，同時再接二極管D4、D5、D6、D7的串聯到地，4、7、8、9、10端接地，3端經電阻R17后接地，2端與接U8的端；U8的1、14端接地，12端經電容C34接地，5、11端接VDC，4端接PDne，6端接TEC+，3端經扼流圈L?3與電阻R20串聯后接三極管Q4的集電極，同時3端經扼流圈L3與電阻R21串聯后接三極管Q5的集電極；U9的1、2端之間并聯電阻R22和電容C39后由1端接電阻R25到6端，Pdne接電阻R30再串聯電阻R27接U9的3端，同時接Pdne的電阻R30與電位器阻R31、電阻R32、電容C43三者并聯后串聯接地，5端經電阻R24接VREF，7端經電阻R28與8端經電阻R26共接電容C45到地；從電容C45的上端接出經二極管D11、D12至Q4的基極，同時基極接電容C44到地，同時經二極管D10與電阻R29串聯也到地，Q4的基極接Q5的基極，而Q4、Q5的發射極接地。