CN2567548Y - 一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器 - Google Patents

一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器 Download PDF

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一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器，包括写光栅光纤1、粘接剂2、封装套管3、进口槽4、测应力光纤光栅5、测流压光纤光栅6、活塞7，封装套管3内置有光纤1、测应力光纤光栅5、测流压光纤光栅6，测应力光纤光栅5、测流压光纤光栅6在同一根光纤1上，光纤1与封装套管3通过粘接剂2连接，封装套管3上设有进口槽4，在测流压光纤光栅6的端部有活塞7、通过光纤连接器固定连接，传感器的应力响应灵敏度为0.05～0.15nm/με，压强响应灵敏度为0.10～0.20nm/Mpa。该传感器埋覆在长输油气管道内壁配合光纤网络信号传输***对管道应力、应变、流速、流量、腐蚀、裂缝、油气泄漏等参量实现多点分布、实时在现、永久动态检测。

Description

一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器
涉及领域
本实用新型是一种用光纤光栅智能化传感器埋覆在长输油气管道内壁对管道应力、应变、流速、流量、流压、腐蚀、裂缝、油气泄漏等参量进行实时在线、永久动态检测的传感器，具体地说，是一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器。
背景技术
目前，在长输油气管线检测中的传感器基本上是应变式应力传感、压电式压差传感、漏磁探伤传感、超声波定位传感、……这些传感器尽管经历了几十年的发展和完善，但普遍具有探测分辨率低、信号传输与解调复杂、仪器笨重、检测范围窄及操作与显示不方便等不足，特别是易受高温、高压、长距离、电磁场及化学腐蚀等复杂环境因素的影响。近年来虽然在国外一些杂志上报导过光纤传感技术在油气管线检测中的应用，但基本上是常规光纤传感方法，如热辐射式、荧光衰减式、光阻断式等。这些方法一般都是单点、单参量的测试，也很难在动态情况下进行实时在线永久检测，从原理和技术上也无法实现在一根光纤上进行多点分布、实时在现、永久长距离检测。
光纤光栅作为智能化结构的传感器可以埋覆在被测物体和材料内部对压强、温度、应力、应变、流速、流量等诸多物理量实现多点分布、同时区分、实时在线、永久检测。其检测原理基本上是由被测物理量的变化而引起光纤光栅反射或透射谱的波长偏移、相位变化、偏振态变化及强度变化，通过解调这些光谱变化而达到对被测物理量的检测目的。由于光纤光栅具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、易集成、结构简单等许多本质优点，故自从20世纪70年代问世以来，受到国内外的普遍关注。人们竭力探索它光传感检测方面的应用。
技术内容
本实用新型的目的在于提供一种适用于长输油气管道腐蚀、裂缝、结蜡、结垢等油气输运状况检测，配合光纤网络信号传输***，可实现多参量、多点分布式检测且应力响应灵敏度0.05～0.15nm/με，压强响应灵敏度0.10～0.20nm/Mpa的一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器。
本实用新型是这样实现的：包括写光栅的光纤1、粘接剂2、封装套管3、进口槽4、测应力光纤光栅5、测流压光纤光栅6、活塞7，封装套管3内置有光纤1、测应力光纤光栅5、测流压光纤光栅6，测应力光纤光栅5、测流压光纤光栅6在同一根光纤1上，光纤1与封装套管3通过粘接剂2连接，封装套管3上设有进口槽4，在测流压光纤光栅6的端部有活塞7，测流压光纤光栅6通过光纤连接器与活塞7固定连接。
本实用新型还采用如下技术方案：
测应力光纤光栅5紧贴于管道内壁，两头与封装套管3通过粘接剂2密封粘接。
测流压光纤光栅6在封装套管3内随活塞7可以同步轴向位移。
进口槽4的半径φ为2～3mm的圆型小口，分别正对测流压光纤光栅6。
活塞7与封装套管3内壁形成动配合。
本实用新型的优点，(1)专用于传感测试的光纤光栅较目前普遍使用的通信用光纤布拉格光栅具有较大的应变和温度响应灵敏度，分别提高100倍。(2)该传感器与目前在管道检测中通用的机械应力应变法、声波法、电磁感应法传感器相比具有体积小、结构简单、探测泛围广、灵敏度高等优点。埋覆在管道内壁，结合光纤网络***，可分布多个传感器实现多点分布、多参量实时永久检测。
附图说明
附图为本实用新型的结构示意图。
具体实施
本实用新型包括用于写光栅的涂碳包层抗疲痨石英光纤1，耐高温高强度光纤粘接剂2，聚酰胺基复合材料封装套管3，包括内外壁半径及选材，在套管上开的油气进口槽4，测应力光纤光栅5与测流压光纤光栅6及活塞7，在一根光纤1上的串连连接和封装铺设，测应力光纤光栅5的下面紧贴于管道内壁，两头与封装套管3用耐高温高强度光纤粘接剂2紧密封粘接，使该光栅与管道发生同步应变，感应管道应力应变，且不随测流压光栅6与活塞7产生轴向位移。测流压光纤光栅6在封装套管3随活塞7发生同步轴向位移，感应管道流压变化。
当管道壁发生裂变或腐蚀缺陷时，应力发生变化，引起粘接埋覆在管道壁上测应力光纤光栅5的轴向应力变化，近红外光束传入该光纤光栅时，其透射谱和反射谱的光学特性将发生变化，通过光纤网络信号传输***反馈到测控站进行信号解调，得出管道腐蚀裂变的情况。
当油气流体流入进口槽4，作用在敏感元件测流压光纤光栅6上，在活塞7的作用下引起光纤光栅轴向应力变化，改变了光纤光栅的反射和透射光谱特性，通过光纤网络信号传输***反馈到测控站进行信号解调，得出管道内油气流体的流压差，从而评定管道工作状况。

Claims (5)

1.一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器，包括光纤(1)、粘接剂(2)、封装套管(3)、进口槽(4)、测应力光纤光栅(5)、测流压光纤光栅(6)、活塞(7)，其特征在于：封装套管(3)内置有光纤(1)、测应力光纤光栅(5)、测流压光纤光栅(6)，测应力光纤光栅(5)、测流压光纤光栅(6)在同一根光纤(1)上，光纤(1)与封装套管(3)通过粘接剂(2)连接，封装套管(3)上设有进口槽(4)，在测流压光纤光栅(6)的端部有活塞(7)，测流压光纤光栅(6)通过光纤连接器与活塞(7)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器，其特征在于：测应力光纤光栅(5)紧贴于管道内壁，两头与封装套管(3)通过粘接剂(2)密封粘接。
3.根据权利要求1所述的一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器，其特征在于：测流压光纤光栅(6)在封装套管(3)内随活塞(7)可以同步轴向位移。
4.根据权利要求1所述的一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器，其特征在于：进口槽(4)的半径为2～3mm的圆型小口，分别正对测流压光纤光栅(6)。
5.根据权利要求1所述的一种用于油气管道检测的光纤光栅传感器，其特征在于：活塞(7)与封装套管(3)内壁形成动配合。
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