分布式光纖水下油氣長輸管道泄漏檢測裝置設(shè)計.pdf

1、海底管道在海洋油氣工業(yè)發(fā)展中的作用已經(jīng)日益明顯,一旦發(fā)生泄漏會產(chǎn)生重大安全事故。本項目在國基金和國家行業(yè)公益項目支持下,研究基于Mach-Zehnder和Sagnac混合干涉儀原理的改進(jìn)型分布式光纖干涉感測架構(gòu),結(jié)合PGC解調(diào)和DSP信號處理技術(shù)對水下長輸油氣管道泄漏檢測裝置進(jìn)行了研制。
　　首先論文研究混合分布式光纖干涉感測架構(gòu)的感測原理,分析該架構(gòu)中的重要參數(shù),對定位方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo),同時利用瓊斯矩陣對系統(tǒng)架構(gòu)的偏振態(tài)

2、狀況進(jìn)行了理論推導(dǎo),提出了改進(jìn)式分布式光纖干涉感測架構(gòu)。
　　針對管道泄漏信號是非線性、微小的寬頻信號且檢測環(huán)境中存在大量背景噪聲的特點,論文研究了管道泄漏信號的消噪和零點頻率的找尋,本文采用離散小波和最小二乘曲線擬合法對泄漏信號進(jìn)行預(yù)處理,再用該信號經(jīng)過小波多尺度分解后的各信號相乘的方法以確定泄漏信號的零點頻率,取得一定的效果。
　　然后,研究光纖干涉信號調(diào)制解調(diào)以及信號處理技術(shù),構(gòu)建了用于光纖干涉信號解調(diào)的PGC相位載波

3、解調(diào)電路模塊和基于DSP28335的信號處理電路系統(tǒng),完成了混合干涉分布式光纖管道泄漏檢測系統(tǒng)的搭建,開發(fā)研制了相應(yīng)的下位機(jī)控制軟件和上位機(jī)軟件系統(tǒng)。
　　最后,進(jìn)行不同距離泄漏點的測量,測試不同傳輸壓力、光纖包覆材料、光偏振態(tài)、管道材料等對系統(tǒng)檢測性能的影響,研究了單點和多點泄漏的定位技術(shù),提出了提高系統(tǒng)檢測性能的改進(jìn)方法。
　　經(jīng)試驗研究,本系統(tǒng)檢測性能良好,人機(jī)交互界面友好。能夠?qū)θL為10km,管道泄漏孔徑Φ≥2.5