[发明专利]一种光纤管道泄漏监测装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及管道监测技术领域，特别涉及一种光纤管道泄漏监测装置及其控制方法。

背景技术

作为油气运输的重要方式之一的管道输送由于其自身的优点，已在国民经济建设中发挥越来越重要的作用。油气管道沿途可能穿越各种不同的环境，周围存在的施工、人为破坏（如打孔盗油等）以及自然灾害（如地震、洪水、泥石流以及山体滑坡等）等诸多因素都可能影响到管道安全，并导致管道泄漏，一旦发生事故将会造成巨大的生命财产损失和环境污染。

目前国内外已有多种管道泄漏检测技术和方法，但大多数的管道泄漏在线监测技术主要是基于管内流体介质的流失所造成的管道运行参数的变化来监测管道泄漏的，例如：通过监测管道输入端压力、输出端压力和流量等管道运行参数的变化，可以判断出管道是否发生泄漏，同时也可以确定管道泄漏发生的位置。该类方法受输送物质特性及输送工况等因素影响，监测灵敏度不高。

基于上述问题，现有技术中设计了基于光纤干涉原理的管道泄漏监测装置，该装置能够在异常事件发生时对事发点进行高精度的管道泄漏前定位，已经受到越来越多的关注。中国发明专利公开号CN1598516，公开日2005年3月23，对该技术内容已经作了很详细的叙述。该方法通过测量两路干涉光的时差达到对异常事件定位的目的，其突出优点在于可在管道泄漏前对事发点进行定位，其定位精度较高且与管道长度无关。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

由于在定位时采用的是互相关函数估计时延的方法，因此对光电探测器的两路电信号的相关性要求很高，只有当两路电信号具备了足够好的相关性时，才能达到理想的定位精度；但是单模光纤具有的光纤双折射特性会造成“偏振诱导相位偏移”现象，使得两路电信号往往不能保持良好的相关性，进而导致监测装置的定位精度较低。

发明内容

本发明提供了一种光纤管道泄漏监测装置及其控制方法，本发明实现了对两路电信号相关性的反馈控制，提高了定位精度，详见下文描述：

一种光纤管道泄漏监测装置，所述监测装置包括：半导体激光光源，所述半导体激光光源通过偏振控制器将发出的激光传输至第一耦合器，所述第一耦合器将所述激光分束成第一激光和第二激光；所述第一激光依次通过第一引导光纤、第一环形器和第三引导光纤传输至第二耦合器，所述第二耦合器将所述第一激光分束成第三激光和第四激光；所述第三激光经过第一传感光缆，所述第四激光经过第二传感光缆后在第三耦合器处合束，获取第一合束激光；所述第一合束激光依次通过第四引导光纤和第二环形器传输至第二光电探测器；所述第二激光依次通过第二引导光纤、第二环形器和第四引导光纤传输至第三耦合器；所述第三耦合器将所述第二激光分成第五激光和第六激光；所述第五激光经过所述第一传感光缆，所述第六激光经过所述第二传感光缆后在所述第二耦合器处合束，获取第二合束激光；所述第二合束激光依次通过所述第三引导光纤和所述第一环形器传输至第一光电探测器；所述第一光电探测器将所述第二合束激光转换为第二电信号并分别传输至计算机和控制处理器；所述第二光电探测器将所述第一合束激光转换为第一电信号并分别传输至所述计算机和所述控制处理器；所述控制处理器通过接口协议转换装置连接有偏振控制器；所述控制处理器根据所述第一电信号和所述第二电信号的相关系数判断是否需要对所述偏振控制器的控制量进行控制；如果是，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器分别获取经过所述偏振控制器控制后的第二调整电信号和第一调整电信号；所述计算机根据所述第一调整电信号和所述第二调整电信号对事发点进行定位；如果否，所述计算机根据所述第一电信号和所述第二电信号对所述事发点进行定位。

所述半导体激光光源通过偏振控制器将发出的激光传输至第一耦合器具体为：

所述半导体激光光源的通过第七引导光纤与所述偏振控制器的一端连接，所述偏振控制器的另一端通过第八引导光纤与所述第一耦合器连接，所述半导体激光光源通过所述偏振控制器将发出的所述激光传输至所述第一耦合器。

一种光纤管道泄漏监测装置的控制方法，所述方法包括以下步骤：

(1)所述控制处理器随机产生所述偏振控制器的初始控制量组合x_n，并依次输入到所述偏振控制器中，获取每个初始控制量x对应的相关系数f(x)，并获取第一相关系数组合f(x_n)；