光纤传感技术及其在管道监测中的应用

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1、综述光纤传感技术及其在管道监测中的应用冷建成，周国强，吴泽民，石永（东北石油大学机械科学与工程学院，大庆１６３３１８）摘要：管道安全关系到人类生命和财产安全，及时掌握管道结构健康状态是确保其安全运行的重要前提，近年来发展起来的光纤传感技术为管道结构的安全监测提供了技术保障。传感器的选择和使用是进行结构监测时首先考虑的问题，重点介绍了ＳＯＦＯ点式、ＦＢＧ准分布式、ＢＯＴＤＲ和ＢＯＴＤＡ分布式光纤传感器等光纤传感技术的系统组成、基本原理及关键技术，对其性能和特点进行了对比分析；在此基础上，探讨了适用于管道变

2、形监测的ＦＢＧ和ＢＯＴＤＡ光纤监测实用系统，及适用于管道泄漏监测的基于拉曼散射的ＯＴＤＲ分布式温度传感技术和基于模态分布调制干涉技术的油气管道检测系统。分析了其各自作为结构监测传感器的优缺点，为今后的管道监测选用提供了依据。关键词：光纤传感技术；ＦＢＧ；ＢＯＴＤＡ；分布式光纤传感器；管道监测中图分类号：ＴＥ８８；ＴＧ１１５．２８文献标志码：Ａ文章编号：１０００－６６５６（２０１２）０１－００６１－０５ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＰｉｐ

3、ｅｌｉｎｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＬＥＮＧＪｉａｎ－Ｃｈｅｎｇ，ＺＨＯＵＧｕｏ－Ｑｉａｎｇ，ＷＵＺｅ－Ｍｉｎ，ＳＨＩＹｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓａｆｅｔｙｉｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｈｕｍａｎｌｉｆｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｙｓｅｃｕｒｉｔｙ，ａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒ

4、ａｌｈｅａｌｔｈｉｎｔｉｍｅｉｓｔｈｅｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｏｅｎｓｕｒｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓａｆｅｔｙｒｕｎｎｉｎｇ．Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｓｅｖｅｒａｌｙｅａｒｓｐｒｏｖｉｄｅｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｐｉｐｅｌｉｎｅｓａｆｅｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｃｈｏｉｃｅａｎｄｕｓａｇｅｏｆｓｅｎｓｏｒｓｉｓｆｉｒｓｔｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ

5、ａｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳＯＦＯｐｏｉｎｔｓｅｎｓｏｒｓ，ＦＢＧｑｕａｓｉ－ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｅｎｓｏｒｓ，ＢＯＴＤＲａｎｄＢＯＴＤＡｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓ，ａｎｄｔｈｅｉｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｆｕｒｔｈｅｒｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｉｓ，ＦＢＧａｎｄＢＯＴＤＡｏｐｔ

6、ｉｃａｌｆｉｂｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄＯＴＤＲｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎＲｏｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｎｄｔｈｅｏｉｌａｎｄｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｍｏｄｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｉｒａｄｖａｎ

7、ｔａｇｅａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅａｐｐｌｉｅｄａｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｅｎｓｏｒｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｔｕｒｅｐｉｐｅｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｆｉｂｅｒｂｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ；Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎｏｐｔｉｃａｌｔｉｍｅｄｏｍａｉｎａｎａｌｙｓｉｓ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒ；Ｐｉｐｅｌｉｎｅｍｏｎｉｔ

8、ｏｒｉｎｇ管道运输具有运量大、连续、迅速、经济、安全、为石油和天然气最主要的长距离输送方式，在国民可靠、平稳以及投资少、占地少、费用低等优点而成经济和社会发展中起着十分重要的作用。油气管道输送的基本要求是安全、高效。随着管道工业的不收稿日期：２０１１－０４－１０断发展和其重要性的突出，全社会对管道安全监测基金项目：中国石油天然气集团公司十二五项目资助技术的要求也不断地提高。２０００年４月，国家经贸（２０１１Ｂ－４３８）委颁发了［２０００］１