[實用新型]基于布里淵動態光柵的分布式液壓傳感器系統

有效

• 申請號: 201721609875.7
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN207515951U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 邵理陽
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本實用新型公開一種基于布里淵動態光柵的分布式液壓傳感器系統，包括：待測液壓的管道；管道內壁的傳感光纖，檢測傳感光纖的雙折射頻移的分布式液壓傳感器、上位機；分布式液壓傳感器、上位機分別位于管道外側；液壓傳感器包括：在傳感光纖中產生布里淵動態光柵的光路元件和用于讀取布里淵動態光柵的光路元件；以及光電探測器，采集光電探測器的電信號的數據采集系統；液壓傳感器通過數據采集系統將采集的數據傳送到上位機中，上位機根據雙折射頻移與液壓的對應關系，獲得傳感光纖所在管道內的液壓。上述的液壓傳感器能夠用于油氣管道中精確測量液壓，還可以實現小于1m的高空間分辨率分布式測量，可以應用于大型油罐、油氣管道液壓測量等場合。

技術領域

本實用新型涉及的是分布式布里淵動態光柵傳感技術，具體涉及一種基于布里淵動態光柵的分布式液壓傳感器系統。

背景技術

近年來，隨著石油工業的高速發展，油氣資源需求長時間呈高速增長的態勢。同時，由于我國油氣資源空間分布不均勻、進口原油量不斷增加的原因，我國油氣管道工程建設發展迅速，今年來油氣管道數量不斷增加。因此，油氣管道的安全監測越來越受到各界關注。

油氣管道的液壓是管道重要安全參數之一。而傳統的用于液壓監測的電子元器件耐腐蝕能力差，在石油貯藏應用場合又有引起火災、爆炸的危險。同時，電學傳感器一般需要本地儀器，不適合于深水或油井中部署陣列。而分布式光纖傳感技術能夠彌補上述電學液壓傳感器的不足，其具有靈敏度高、不受電磁干擾、結構小巧、易于組網等，特別是能夠應用在易燃易爆、高溫、強電磁干擾、強化學腐蝕等惡劣的環境中，因此在石油工業(特別是油氣管道)中，其發展前景十分巨大。

其中，基于布里淵散射的分布式傳感其主要功能是利用布里淵頻移 (布里淵散射光與瑞利散射光之間的光頻差值)的溫度、應變線性敏感性，能夠實現長距離、高精度的溫度和應變傳感。然而，傳統的布里淵分布式傳感系統對于橫向壓力并不具有敏感性，因此也就不能用于如油氣管道液壓測量的場合。而其它用于測量液壓的技術手段，如高雙折射光柵、使用高雙折射光纖的Sagnac環等均不能實現分布式測量。同時，一般基于布里淵散射效應的傳感器由于聲子壽命(約10ns)的限制，不能實現1m以下的高空間分辨率的測量。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

為了克服現有的傳感技術不能實現安全的長距離分布式測量液壓 (如大型油氣運輸管道油壓測量)的問題，本實用新型提供一種基于布里淵動態光柵的分布式液壓傳感器系統，該液壓傳感器能夠用于油氣管道中精確測量液壓，還可以實現小于1m的高空間分辨率分布式測量，可以應用于大型油罐、油氣管道液壓測量等場合。

(二)技術方案

本實用新型提供一種基于布里淵動態光柵的分布式液壓傳感器系統，包括：

待測液壓的管道；鋪設管道內部的傳感光纖，所述傳感光纖緊貼所述管道內壁鋪設；

基于布里淵動態光柵原理檢測傳感光纖的雙折射頻移的分布式液壓傳感器，連接分布式液壓傳感器的上位機；

所述分布式液壓傳感器、上位機分別位于管道外側；

所述液壓傳感器包括：用于在傳感光纖中產生布里淵動態光柵的光路元件和用于讀取布里淵動態光柵的光路元件；以及將從布里淵動態光柵反射的光信號轉換為電信號的光電探測器，采集光電探測器的電信號的數據采集系統；

所述液壓傳感器通過數據采集系統將采集的數據傳送到上位機中，所述上位機根據雙折射頻移與液壓的對應關系，獲得傳感光纖所在管道內的液壓。

可選地，所述傳感光纖為邊孔光纖；所述邊孔光纖的雙折射頻移為 40-60GHz；

所述邊孔光纖的兩個空氣孔及摻雜二氧化硅的纖芯的圓心在一條直線上，且每一空氣孔直徑為30-10um，所述纖芯的直徑為8-10um，兩個空氣孔中心之間的距離為40-50um。