[發(fā)明專利]基于光纖光柵的非侵入式管道壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711083181.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN107884114B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄢志丹;許超宇;陳果;徐文憶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G01L7/02
• 分類號(hào): G01L7/02;G01L1/04;G01L1/06;G01B11/16
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

本發(fā)明涉及一種基于光纖光柵的非侵入式管道壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)，包括緊貼管道外壁的卡箍環(huán)體、菱形檢測(cè)單元和光纖光柵；卡箍環(huán)體包括第一卡箍體和第二卡箍體，第一卡箍環(huán)體和第二卡箍環(huán)體為兩個(gè)對(duì)稱的半環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一卡箍環(huán)體和第二卡箍環(huán)體的相對(duì)的一端設(shè)有與菱形檢測(cè)單元相連接的卡環(huán)，另一端設(shè)有用于將第一卡箍環(huán)體和第二卡箍環(huán)體進(jìn)行連接與緊固的耳部，耳部設(shè)有通孔，通孔內(nèi)設(shè)有緊固件。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，測(cè)量時(shí)卡箍環(huán)體緊貼測(cè)量管道外壁，并與菱形檢測(cè)單元卡扣相連，在不損傷被測(cè)管壁的前提下具有對(duì)管道管壁應(yīng)變良好的傳遞和放大作用，達(dá)到增敏效果，同時(shí)基于光纖光柵的高分辨率、高靈敏度特征，能實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)部壓力的非侵入式檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管道壓力檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光纖光柵的非侵入式管道壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，管道壓力檢測(cè)技術(shù)的研究涉及管道結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)、管道腐蝕情況監(jiān)測(cè)、以及傳輸管道泄漏檢測(cè)等方面。

傳統(tǒng)的管道壓力測(cè)量主要基于機(jī)械式的測(cè)量方法或者電測(cè)量方法。常見的有機(jī)械式壓力表或者電阻式壓力傳感器。這些方法的優(yōu)點(diǎn)是理論技術(shù)成熟、設(shè)備成本較低，但是由于其存在穩(wěn)定性和耐久性差、傳輸距離短、抗干擾能力不足等缺點(diǎn)，逐漸無法滿足工程應(yīng)用的需要。同時(shí)，傳統(tǒng)的管道壓力檢測(cè)方式很多時(shí)候需要在管道上開口，破環(huán)管道的整體性，在管上開孔會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，降低管道強(qiáng)度，影響系統(tǒng)安全性，特別的，在復(fù)雜的壓力管道系統(tǒng)中安裝檢測(cè)裝置相當(dāng)困難甚至在某些情況下不被允許，這也就使得管道系統(tǒng)侵入式壓力檢測(cè)在實(shí)際應(yīng)用中陷入困境。

針對(duì)非侵入式管道壓力檢測(cè)，光纖光柵憑借諸多優(yōu)勢(shì)，例如其本質(zhì)安全、質(zhì)量輕、體積小、不受電磁干擾、易于復(fù)用、可遠(yuǎn)距離遙測(cè)等優(yōu)點(diǎn)已成為目前的主流方向之一。因此，光纖光柵常被作為基材與其它傳感元件及封裝技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了多種應(yīng)用于管道壓力檢測(cè)監(jiān)測(cè)的傳感技術(shù)。

中國專利申請(qǐng)，公開號(hào)為CN 104776808 A，申請(qǐng)日2014年1月10日，申請(qǐng)公布日2015年7月15日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為一種高溫壓力管道外壁應(yīng)變?cè)诰€監(jiān)測(cè)的光纖光柵傳感器，該申請(qǐng)公開了一種壓力管道外壁應(yīng)變的檢測(cè)傳感器，首次提出了一種簡(jiǎn)易的菱形結(jié)構(gòu)，將光纖光柵兩端固定于菱形橫向間接傳感臂的橄欖槽中，之后將縱向直接傳感臂兩端焊接到管壁上實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的測(cè)量。但是此種焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)量會(huì)一定程度受到焊接效果的影響，同時(shí)對(duì)管壁應(yīng)力應(yīng)變的傳遞僅限于傳感臂之間的一部分，同時(shí)此處關(guān)于菱形的放大機(jī)理是基于菱形四條邊應(yīng)變量為零的假設(shè)，存在一定局限性。

中國專利申請(qǐng)，公開號(hào)為CN 105890534 A，申請(qǐng)日2015年01月19日，申請(qǐng)公布日2016年08月24日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為一種高溫壓力管道外壁應(yīng)變導(dǎo)桿光纖光柵傳感器件，該申請(qǐng)公開了一種高溫壓力管道外壁應(yīng)變導(dǎo)桿光纖光柵傳感器件，核心結(jié)構(gòu)為二級(jí)導(dǎo)桿形式的一體化結(jié)構(gòu)，利用杠桿原理進(jìn)行增敏，但是這種結(jié)構(gòu)在中間橫梁的部分容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，杠桿增敏效果會(huì)減弱。同時(shí)，焊接對(duì)管壁有一定的傷害，容易造成應(yīng)力集中，此外，該器件安裝拆卸不太方便。

中國專利申請(qǐng)，公開號(hào)為CN 104949780 A，申請(qǐng)日2015年07月16日，申請(qǐng)公布日2016年09月30日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為一種管道壓力監(jiān)測(cè)的光纖光柵壓力傳感器，該申請(qǐng)公開了一種管道壓力監(jiān)測(cè)的光纖光柵壓力傳感器，包括壓力傳導(dǎo)器件、壓力測(cè)試器件、密封殼體、固定結(jié)構(gòu)等，壓力傳導(dǎo)器件將外界壓力轉(zhuǎn)換為膜片中心撓度的壓縮變化，壓力測(cè)試器件將撓度的變化施加在測(cè)力光柵上，導(dǎo)致光柵收縮，反射波長減小，達(dá)到測(cè)試目的，但是這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略顯復(fù)雜，成本相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述不足之處，本發(fā)明的目的在于：提供一種基于光纖光柵的非侵入式管道壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。通過本機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)不損傷管壁的前提下，對(duì)管道管壁的應(yīng)變進(jìn)行一定程度的放大檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)部壓力的檢測(cè)。