[发明专利]一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头

说明书

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头。所述探头包括结构安装和光纤光路两部分，结构安装部分包括上端盖、螺杆、一号II型垫片、一号弹性体、一号I型垫片、二号弹性体、二号I型垫片、三号弹性体、二号II型垫片、下端盖、内套筒、外套筒、密封桶、密封桶盖、安装套筒、安装支架；光纤光路部分包括3×3耦合器、输入光纤、参考臂光纤、检测臂光纤、放空端光纤、一号FRM反射镜、二号FRM反射镜、一号光电探测器、二号光电探测器、光纤激光光源；本发明没有使用电力，整体是无源的；所使用的光器件为保偏器件，以防止偏振态影响反射光的干涉；弹性体灵敏度高；首次将光纤传感技术应用于场站泄漏监测。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头。

背景技术

输油管道是石油公司用于输送原油的重要系统，管道输油也是原油运输的主要方式之一。

所以说原油输送管道是原油运输的生命线，一旦发生原油泄漏事故，造成的不仅仅是经济和财产的损失。如果泄漏发生在人流量密集的地方，将会威胁到人民的生命安全，同时造成严重的环境污染。泄漏事故发生之后需要对发生泄漏的管道进行检查和修复，从而停产和人力、物力的付出也是一笔巨大的损失。

如果使用泄露监测系统对石油管道进行实时监测，一旦检测到泄露事件的发生，通过泄露监测系统第一时间向相关人员进行报警，并且准确地判断出泄露发生的位置，这样一来就能够让有关人员第一时间前去检查处理，在事故发生之前排除隐患，将石油泄露事故扼杀在摇篮里。

声波检测探头在军事上有很多应用，很多类型的声波探头被人们开发出来，其中的芯轴型探头包括单臂缠绕式、推挽式、含空气腔圆柱式和刚性壁式四种结构。推挽式的传感臂光纤缠绕在外层的弹性体上，参考臂光纤缠绕在内层的弹性体上，但弹性体受声波作用时，外层光纤缩短，内层光纤被拉长，相较于芯轴型单臂缠绕式结构，该结构较为复杂，但是灵敏度更高。

含空气腔圆柱式采用双层腔设计，内腔缠绕参考臂光纤，并且存放多余的光纤和耦合器，外腔缠绕传感臂光纤，光纤缠绕在声弹性体上。其结构更加复杂，工艺要求比较高。

刚性臂式结构也是圆柱体结构，但采用的是刚性体，参考光纤缠绕在刚性体上，刚性体之外是弹性体材料，传感光纤缠绕在这层弹性体上。这种结构比较简单，也易于实现，但是灵敏度和性能稳定性都不高。

发明内容

本发明提供一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头，内部使用光纤作为敏感元件，采用芯轴型单臂缠绕式结构，芯轴型探头主要采用迈克尔逊干涉仪或马赫-泽德干涉仪结构，其中单臂缠绕式为传感臂光纤缠绕在弹性体上，而参考臂置于后端，弹性体在声场中随声压而发生形变，导致传感臂光纤的应力和长度发生变化。

本发明采用的技术方案为：一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头，所述探头包括结构安装和光纤光路两部分，所述结构安装部分包括上端盖1、螺杆2、一号II型垫片3a、一号弹性体4a、一号I型垫片5a、二号弹性体4b、二号I型垫片5b、三号弹性体4c、二号II型垫片3b、下端盖6、内套筒7、外套筒8、密封桶9、密封桶盖10、安装套筒11、安装支架12；所述光纤光路部分包括3×3耦合器13、输入光纤14、参考臂光纤15、检测臂光纤16、放空端光纤17、一号FRM反射镜18、二号FRM反射镜19、一号光电探测器20、二号光电探测器21，光纤激光光源22；