[发明专利]一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测方法和系统及系统的安装方法

摘要

本发明是一种光纤传感天然气管道泄漏监测方法和系统以及系统的构建方法。它利用与油气管道同沟敷设的通信光缆中光纤分别作为发射和回传光纤，将管道泄露光纤传感器通过光复用技术相互并联接在收发传输光纤之间，形成光回路，管道泄漏光纤传感器均匀布设在管道沿线；由光源发出激光，经传输光路实现分束后传输到安装在管道壁上的传感器，传感器拾取沿管道传播的泄漏振动信号以及噪声后，再次经传输光路传回至系统的光电探测器部分，对采集的振动波信号进行分析处理，根据振动波传播到相邻几个光纤传感器的时间延迟结合振动波在管道本体上的传播速度实现对振动波源所在位置的确定。本发明灵敏度高、定位准确度高。

主权项

一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测方法，其特征是它是在管道本体上每隔一定距离安装一个光纤干涉型泄漏传感器，连续实时监测沿管道本体传播的振动波信号，对采集的振动波信号进行分析处理，包括类型识别和振动源定位，其中类型识别为通过对振动波特征的提取分析判别其是否属于泄漏类型，同时根据振动波传播到相邻几个光纤传感器的时间延迟结合振动波在管道本体上的传播速度实现对振动波源的定位；传感器采用光纤干涉仪结构，为光纤迈克耳逊干涉仪或者光纤马赫曾德干涉仪作为泄漏振动波检测传感器，其输出的光强信号经光电转换后可以写成：V0∝1+Vcos(φs+φn+φ0)+Vn    (1)其中，V0是输出的电压信号，V是干涉仪的可视度，Vn是电路附加噪声，φs为由泄漏振动波引起的相差信号，即为要探测的泄漏振动波信号，φ0为干涉仪的初始相位，是个常量，φn为位相差的低频漂移，是一个不确定量，随温度和外界环境影响而变化；通过与光源调制方式相匹配的解复用技术实现泄漏振动波信号φs的获取，并对该信号φs到达相应的传感器的时间延迟进行估计，结合振动波沿管道传播的速度v实现了对振动波源即泄漏点位置的确定。