一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域,特別涉及一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái),光纖拉曼分布式測(cè)溫系統(tǒng)得到了較快發(fā)展,并逐漸應(yīng)用到油庫(kù)油罐溫度監(jiān)測(cè),管道泄漏檢測(cè),電力電纜溫度檢測(cè),大壩建筑完整性監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。目前,系統(tǒng)分辨率達(dá)到lm,測(cè)溫精度0.5°Co
[0003]光纖拉曼分布式測(cè)溫傳感利用自發(fā)拉曼散射效應(yīng)和OTDR(Optical Time DomainReflectometer,光時(shí)域反射)技術(shù)對(duì)光纖所處的溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。分布式測(cè)溫系統(tǒng)首先向光纖中注入高能脈沖激光,并產(chǎn)生兩束反向傳輸?shù)牟煌l率的拉曼光,分別是:波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較小的斯托克斯光,和波長(zhǎng)較短、頻率較大的反斯托克斯光。反斯托克斯光強(qiáng)往往小于斯托克斯光強(qiáng),反斯托克斯光對(duì)溫度敏感性要比斯托克斯光高數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí),因此可以采用被檢測(cè)點(diǎn)反斯托克斯光功率和斯托克斯光功率的比值來(lái)計(jì)算溫度,用注入脈沖光和收到反射光的時(shí)間差來(lái)計(jì)算被檢測(cè)點(diǎn)的距離。
[0004]隨著光纖傳感應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,在一些應(yīng)用場(chǎng)合下,需要對(duì)一根光纜進(jìn)行多參數(shù)的測(cè)量,比如:由于應(yīng)力的頻率低于1Hz,可以利用BOTDA(Brillouin Optical Time DomainAnalysis,布里淵光時(shí)域分析)同時(shí)測(cè)量溫度和應(yīng)力。然而,本發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)實(shí)施例中技術(shù)方案的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)大于1Hz,無(wú)法對(duì)一根光纖同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法,用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法對(duì)一根光纖同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括:
[0007]光纖振動(dòng)傳感裝置,所述光纖振動(dòng)傳感裝置測(cè)量的振動(dòng)頻率大于IHz ;
[0008]光纖測(cè)溫裝置,其中,所述光纖測(cè)溫裝置為光纖拉曼分布式溫度傳感裝置或光纖布里淵溫度傳感裝置;
[0009]波分復(fù)用裝置,分別與所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置相連;
[0010]光纖,與所述波分復(fù)用裝置相連,其中,所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置通過(guò)所述波分復(fù)用裝置共用所述光纖。
[0011]可選的,所述光纖設(shè)置于被測(cè)管道的近地側(cè),其中,所述被測(cè)管道具體為天然氣管道或石油管道。
[0012]本申請(qǐng)實(shí)施例還提供一種監(jiān)測(cè)方法,應(yīng)用于本申請(qǐng)實(shí)施例提供的光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng),所述方法包括:
[0013]通過(guò)光纖振動(dòng)傳感裝置檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域,其中,所述光纖振動(dòng)傳感裝置測(cè)量的振動(dòng)頻率大于IHz ;
[0014]通過(guò)光纖測(cè)溫裝置檢測(cè)獲得溫度變化區(qū)域;
[0015]判斷所述溫度變化區(qū)域是否位于所述振動(dòng)區(qū)域內(nèi);
[0016]若是,確定所述溫度變化區(qū)域內(nèi)的被測(cè)管道出現(xiàn)安全問(wèn)題,并報(bào)警。
[0017]可選的,在所述通過(guò)光纖振動(dòng)傳感裝置檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域之后,所述方法還包括:對(duì)所述振動(dòng)區(qū)域進(jìn)行安全問(wèn)題預(yù)警。
[0018]本申請(qǐng)實(shí)施例還另一種監(jiān)測(cè)方法,應(yīng)用于本申請(qǐng)實(shí)施例提供的光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng),所述方法包括:
[0019]通過(guò)光纖振動(dòng)傳感裝置檢測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域;
[0020]通過(guò)光纖測(cè)溫裝置檢測(cè)所述振動(dòng)區(qū)域內(nèi)的溫度,判斷是否存在溫度變化區(qū)域;
[0021]若是,確定所述溫度變化區(qū)域內(nèi)的被測(cè)管道出現(xiàn)安全問(wèn)題,并報(bào)警。
[0022]本申請(qǐng)實(shí)施例中的上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案,至少具有如下技術(shù)效果:通過(guò)波分復(fù)用裝置將光纖測(cè)溫裝置和振動(dòng)傳感裝置監(jiān)測(cè)所需的光路融合到同一根光纖上,實(shí)現(xiàn)了同一根光纖上的溫度傳感和振動(dòng)傳感,解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法對(duì)一根光纖同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)的技術(shù)問(wèn)題,提高了傳感系統(tǒng)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全面性。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)的示意圖;
[0024]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng)應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道安全監(jiān)測(cè)圖;
[0025]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第一種監(jiān)測(cè)方法的流程圖;
[0026]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種監(jiān)測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案中,通過(guò)波分復(fù)用裝置將光纖測(cè)溫裝置和振動(dòng)傳感裝置監(jiān)測(cè)所需的光路融合到同一根光纖上,實(shí)現(xiàn)了同一根光纖上的溫度傳感和振動(dòng)傳感,提高了傳感系統(tǒng)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的全面性。
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例技術(shù)方案的主要實(shí)現(xiàn)原理、【具體實(shí)施方式】及其對(duì)應(yīng)能夠達(dá)到的有益效果進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
[0029]實(shí)施例一
[0030]請(qǐng)參考圖1,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光纖溫度傳感和振動(dòng)傳感共線融合系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括:
[0031]光纖振動(dòng)傳感裝置10,所述光纖振動(dòng)傳感裝置10測(cè)量的振動(dòng)頻率大于IHz ;
[0032]光纖測(cè)溫裝置11,其中,所述光纖測(cè)溫裝置11為光纖拉曼分布式溫度傳感裝置或光纖布里淵溫度傳感裝置;
[0033]波分復(fù)用裝置12,分別與所述光纖振動(dòng)傳感裝置和所述光纖測(cè)溫裝置相連;
[0034]光纖13,與所述波分復(fù)用裝置12相連,其中,所述光纖振動(dòng)傳感裝置10和所述光纖測(cè)溫裝置11通過(guò)所述波分復(fù)用裝置12共用所述光纖13。
[0035]在具體實(shí)施過(guò)程中,光纖振動(dòng)傳感裝置10可以利用瑞麗散射實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)光纖13上每個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)情況。具體的,光纖振動(dòng)傳感裝置10可以將強(qiáng)相干光從光纖13的一端注入,通過(guò)探測(cè)器探測(cè)脈沖寬度范圍內(nèi)的后向瑞利散射光判斷擾動(dòng),通過(guò)測(cè)量輸入脈沖和接收到的干涉信號(hào)的時(shí)間延遲來(lái)判斷干擾點(diǎn)的位置,即監(jiān)測(cè)獲得振動(dòng)區(qū)域。
[0036]光纖振動(dòng)傳感裝置10和光纖測(cè)溫裝置11通過(guò)光纖連接頭連接到波分復(fù)用裝置12。波分復(fù)用裝置12將光纖振動(dòng)裝置和光纖測(cè)溫裝置11輸出的載有信息、但波長(zhǎng)不同的光信號(hào)合成一束,沿著單根光纖13傳輸,使得光纖振動(dòng)傳感裝置10和光纖測(cè)溫裝置11共用一根光纖13。其中,一根光纖13通常是光纜中的一根纖芯。
[0037]在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,所述光纖13設(shè)置于被測(cè)管道的近地側(cè),其中,所述被測(cè)管道具體可以為天然氣管道或石油管道。請(qǐng)參考圖2,管道15埋設(shè)于土壤里,光纖13埋