專利名稱：一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于埋地管道監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于光纖光柵的埋地管線焊 縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前，埋地管線日常維護(hù)通常使用犧牲陽極保護(hù)，檢測(cè)手段多根據(jù)NACE ECDA(外 部腐蝕直接評(píng)估)推薦方法，對(duì)外防腐層檢測(cè)時(shí)多選擇PCM、DCVG/ACVG、CIPS多種檢測(cè)手段 同時(shí)采用。在實(shí)際應(yīng)用中，由于野外管線環(huán)境因素復(fù)雜，地勢(shì)、地表構(gòu)筑物、沿線農(nóng)作物等多 種條件限制上述技術(shù)手段的采用，因此始終存在一定的盲區(qū)，增加的管線的失效風(fēng)險(xiǎn)；傳統(tǒng) 檢測(cè)手段主要針對(duì)外防腐完整性，對(duì)于應(yīng)力集中方面幾乎未有針對(duì)性手段。綜上，由于傳統(tǒng) 技術(shù)從時(shí)間、位置判斷、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等各方面均無法滿足實(shí)際需要，一種可以判斷管線應(yīng)力變 化狀態(tài)的新型實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)明，尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí) 時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明目的是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配緊湊，操作方便，省時(shí)省力，制造成本 低，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)，位置判斷準(zhǔn)確，趨勢(shì)預(yù)測(cè)可靠，實(shí)時(shí)檢測(cè)，數(shù)據(jù)精度高等特 點(diǎn)的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明利用光纖傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)分布式光纖折射率傳感器，并在埋地油氣管線焊 縫處進(jìn)行布設(shè)。當(dāng)埋地油氣管線最為薄弱得焊縫處發(fā)生應(yīng)力損傷時(shí)，光纖折射率傳感器檢 測(cè)到變化從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。技術(shù)內(nèi)容包括
1.分布式光纖折射率傳感器
管線的焊縫是長(zhǎng)輸管線最為薄弱區(qū)域，也是在應(yīng)力下最為集中得區(qū)域?；诠饫w的分 布式折射率傳感器的核心是超長(zhǎng)閃耀光纖光柵，其柵區(qū)長(zhǎng)度可達(dá)幾十厘米。傳感器整體被 設(shè)計(jì)為插入式探針狀，并根據(jù)需要插入或埋入待測(cè)管線的外防腐層。當(dāng)焊縫應(yīng)力逐漸集中 時(shí)，依據(jù)其集中程度不同，預(yù)應(yīng)力的光纖光柵傳感器會(huì)發(fā)生相應(yīng)得變化，而通過監(jiān)測(cè)超長(zhǎng)閃 耀光柵投射光波長(zhǎng)得變化，可以分析出應(yīng)力變化及程度；
2.埋地油氣管線焊縫應(yīng)力監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
將多支探針狀分布式光纖折射率傳感器埋入或插入待測(cè)油氣管線的焊縫處，并通過光 纖連接到光譜測(cè)量?jī)x，從而構(gòu)成埋地油管線焊縫的應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各傳 感器的傳感數(shù)據(jù)，整理并分析油氣管線焊縫應(yīng)力集中得狀態(tài)。并與歷史記錄進(jìn)行對(duì)比，從而 給出管線焊縫應(yīng)力集中趨勢(shì)并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；
本發(fā)明基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置采用如下技術(shù)方案 一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)是在線監(jiān)測(cè)裝置 包括微處理器、光譜解調(diào)儀和閃耀光纖光柵傳感器；微處理器連接光譜解調(diào)儀，光譜解調(diào)儀連接閃耀光纖光柵傳感器；閃耀光纖光柵傳感器有閃耀光纖光柵、托管和預(yù)應(yīng)力拉帶構(gòu)成， 閃耀光纖光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預(yù)應(yīng)力拉帶。本發(fā)明基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置還可以采用如下技 術(shù)措施
所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)是裝配閃耀光 纖光柵的托管為半圓桶形結(jié)構(gòu)。所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)是閃耀光 纖光柵有單模光纖連接光譜解調(diào)儀，單模光纖與閃耀光纖光柵連接處有外殼和保護(hù)套管。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù) 方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了埋地油氣管線焊縫處無實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段的技術(shù)盲點(diǎn)?？?以實(shí)時(shí)在線對(duì)埋地管線進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，使其可以通過傳感器，針對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)應(yīng)力變 化及其累計(jì)情況。本發(fā)明埋地油氣管線焊縫應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)，利用光纖作為傳感器件，采用分布式光 纖應(yīng)力傳感技術(shù)，通過檢測(cè)光纖光學(xué)參量的變化來感測(cè)埋地油氣管線焊縫的應(yīng)力變化程 度?？梢詫?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測(cè)并給出埋地管線應(yīng)力變化程度及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配緊湊，操作方便，省時(shí)省力，制造成本低，性能穩(wěn)定可 靠，使用壽命長(zhǎng)，位置判斷準(zhǔn)確，趨勢(shì)預(yù)測(cè)可靠，實(shí)時(shí)檢測(cè)，數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的閃耀光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.閃耀光纖光柵，2.單模光纖，3.針狀外殼，4.保護(hù)套管，5.光纖接頭， 6.托筒，7.預(yù)應(yīng)力拉帶，8.光譜解調(diào)儀，9.計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)例，并配合附圖詳 細(xì)說明如下
參照附圖1和圖2。實(shí)施例1
一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，包括計(jì)算機(jī)10、光譜解調(diào) 儀9和閃耀光纖光柵傳感器8，計(jì)算機(jī)10連接光譜解調(diào)儀；光譜解調(diào)儀連接閃耀光纖光柵 傳感器8，閃耀光纖光柵傳感器8有閃耀光纖光柵1、托管6和預(yù)應(yīng)力拉帶7構(gòu)成，閃耀光纖 光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預(yù)應(yīng)力拉帶。裝配閃耀光纖光柵的托管為半圓桶形結(jié)構(gòu)。閃耀光纖光柵有單模光纖連接光譜解 調(diào)儀，單模光纖與閃耀光纖光柵連接處有外殼3和保護(hù)套管4。單模光纖2可由光纖接頭5 進(jìn)行連接。本實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)及其在線監(jiān)測(cè)過程 1、分布式光纖折射率傳感器主要結(jié)構(gòu)包括超長(zhǎng)閃耀光纖光柵1，單模光纖2，針狀外殼3，保護(hù)套管4，光纖接頭5， 托筒6，預(yù)應(yīng)力拉帶7 ；其特點(diǎn)是將1超長(zhǎng)閃耀光纖光柵與2單模光纖的一端進(jìn)行連接。將 2單模光纖的另一端與光纖接頭5進(jìn)行連接。然后將其穿入托筒6中。托筒6光纖穿入針 狀外殼3中。托筒6的結(jié)構(gòu)為半圓桶形結(jié)構(gòu)，將1超長(zhǎng)閃耀光纖光柵的柵區(qū)放置于托筒6 的半圓桶區(qū)域以使得其能在預(yù)應(yīng)力下感應(yīng)外界應(yīng)力變化中。而后將4保護(hù)套粘接于3針狀 外殼的兩端以保護(hù)光纖。2.埋地油氣管線焊縫應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
主要結(jié)構(gòu)包括分布式光纖折射率傳感器8，單模光纖2，光譜解調(diào)儀9，計(jì)算機(jī)10 ；光 纖折射率傳感器通過單模光纖2與光譜解調(diào)儀9相連。光譜解調(diào)儀9通過網(wǎng)線與計(jì)算機(jī)10 相連。使用時(shí)分布式光纖折射率傳感器1.超長(zhǎng)閃耀光纖光柵采用1350nm波段的相 位模板經(jīng)紫外曝光法寫制。柵面傾斜角度20度。柵區(qū)長(zhǎng)度15cm。2單模光纖采用芯徑為 7um，外包層150um的2550歷石英光纖。3.針狀外殼采用外直徑3mm，內(nèi)直徑2mm的半圓桶 裝結(jié)構(gòu)，其材料為耐腐蝕的高分子硬脂材料。其開孔長(zhǎng)度40cm，總長(zhǎng)160cm。
權(quán)利要求
1.一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是在線監(jiān)測(cè)裝 置包括微處理器、光譜解調(diào)儀和閃耀光纖光柵傳感器；微處理器連接光譜解調(diào)儀，光譜解調(diào) 儀連接閃耀光纖光柵傳感器；閃耀光纖光柵傳感器有閃耀光纖光柵、托管和預(yù)應(yīng)力拉帶構(gòu) 成，閃耀光纖光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預(yù)應(yīng)力拉帶。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，其特 征是裝配閃耀光纖光柵的托管為半圓桶形結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，其特 征是閃耀光纖光柵有單模光纖連接光譜解調(diào)儀，單模光纖與閃耀光纖光柵連接處有外殼 和保護(hù)套管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明屬于埋地管道監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。一種基于光纖光柵的埋地管線焊縫實(shí)時(shí)應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是在線監(jiān)測(cè)裝置包括微處理器、光譜解調(diào)儀和閃耀光纖光柵傳感器；微處理器連接光譜解調(diào)儀，光譜解調(diào)儀連接閃耀光纖光柵傳感器；閃耀光纖光柵傳感器有閃耀光纖光柵、托管和預(yù)應(yīng)力拉帶構(gòu)成，閃耀光纖光柵裝配在托管內(nèi)，托管裝有預(yù)應(yīng)力拉帶。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配緊湊，操作方便，省時(shí)省力，制造成本低，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)，位置判斷準(zhǔn)確，趨勢(shì)預(yù)測(cè)可靠，實(shí)時(shí)檢測(cè)，數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L1/24GK102109396SQ201010594578
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者劉波, 胡欣, 袁樹忠 申請(qǐng)人:南開大學(xué), 天津億利科能源科技發(fā)展股份有限公司