>[0024] 所提传感探头的结构设计及特殊的应力传导方式，可扩展应用于长周期光纤光 栅、马赫泽德干涉仪等光纤传感器管道健康检测系统中，同时，通过选用不同的感应层聚合 物可满足石油、天然气、液化气等不同输送管道安全性检测的要求。
[0025] 本发明的有益效果在于：本发明所述方法首先以弹簧片为基础构建传感探头，在 消除环境温度扰动对传感精度影响的同时提高了传感系统的灵敏性；采用特殊的感应与信 号传导方式，将微小的信号集中传导于传感探头上，解决了传统FBG管道检测传感器安放 时的位置局限性，同时减少了传感器的使用量，以较低的成本满足了管道冲击与泄漏定位 的技术要求。
【附图说明】
[0026] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0027] 图1为FBG管道损伤定位与泄漏检测系统结构示意图；
[0028] 图2为传感探头结构示意图；
[0029] 图3为传感系统剖面示意图；
[0030] 图4为泄漏检测与定位示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0032] 如图1为FBG管道冲击与泄漏定位系统结构示意图，如图所示，其具体实施步骤如 下：
[0033] 1、制作传感探头。选取一片较薄的弹簧片，使用粘合剂（如丙烯酸酯等）在其两 侧中心位置沿轴向对称粘贴两个小钢片，构成两个起保护与支撑作用的凹槽，如图2所示， 选取两个传感参数相同的FBG传感器，使用粘合剂（如环氧树脂等）将两个传感器分别粘 于弹簧片两侧。
[0034] 2、环境温度干扰的消除。
[0035] FBG反射光谱中心波长漂移量AA与其所受轴向应力变化量Ae、温度变化量 AT之间的关系如式（1)所示：
[0036]
【主权项】
1. 一种基于分布式光纤光栅传感网络的管道冲击与泄漏定位方法，其特征在于：在该 方法中，采用带温度补偿功能的高灵敏度传感探头对信号进行检测，并构建泄漏感应与传 感网络，将多个传感探头串接复用实现分布式传感检测，通过检测FBG反射光谱中屯、波长 漂移量判断险情并确定出损伤点与泄漏点的位置，W此实现险情点的检测与定位。
2. 根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤光栅传感网络的管道冲击与泄漏定位 方法，其特征在于；W弹黃薄片和支撑钢片构造的悬臂梁结构为基础构造FBG传感探头，消 除环境温度干扰，提高传感系统灵敏性，具体包括W下步骤： 1) 选取一块薄的弹黃片，在其两侧沿长轴方向分别对称粘贴两个钢片构成保护凹槽， 用于保护FBG，同时便于传感探头的固定，W此构造悬臂梁结构； 2) 使用粘合剂将两个传感参数相同的FBG分别粘贴于弹黃片两侧的凹槽内，构建传感 探头。
3. 根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤光栅传感网络的管道冲击与泄漏定位 方法，其特征在于：在构建泄漏感应与传感网络时，采用聚合物与弹性塑料薄膜构成管道泄 漏检测感应层，使用光滑易弯曲的金属丝传导微小应力。
4. 根据权利要求2所述的一种基于分布式光纤光栅传感网络的管道冲击与泄漏定位 方法，其特征在于；所述带温度补偿功能的传感探头由于两个FBG对称粘覆于弹黃片两侧， 其所受环境温度影响相同，而当弹黃片发生弯曲时，弹黃片两侧FBG受到的应力大小相同， 方向相反，依此消除温度扰动引起的测量误差，同时提高传感系统灵敏性；具体包括： 1) 将传感探头固定在管道上，当弹黃片受力弯曲时，粘覆于两侧的FBG受到的大小相 同，方向不同的应力AF作用，引起其反射光谱中屯、波长漂移； 2) 解调获得两个FBG中屯、波长的漂移量A Apeei与A A 3) 两个FBG所处环境温度相同，由FBG传感原理及材料力学相关公式可W推导出两个 FBG波长漂移量的差值如下式所示： A 入 FBG1- A 入巧口 _ 2Q-Pg!)kAQAF 其中，Pe为有效弹光系数，人。为FBG原始中屯、波长，对于给定的传感探头构建材料k为 常数，得出不受温度影响的中屯、波长漂移量差值与应力间的关系式，实现温度补偿。
5. 根据权利要求3所述的一种基于分布式光纤光栅传感网络的管道冲击与泄漏定位 方法，其特征在于；在构建泄漏感应与传感网络，对管道泄漏进行感应与应力传导时，采用 W下步骤： 1) 在管道外侧均匀涂抹一层可与管内输送物质发生溶胀反应的聚合物，并在其外侧包 裹一层不与管内物质反应的弹性塑料薄膜，构成管道泄漏检测感应层； 2) 使用一根光滑易弯曲的金属丝均匀缠绕于感应层外侧，遇到传感探头时，金属丝只 压覆于弹黃片两端，W此将微小的形变传导给弹黃片，提高传感系统的灵敏性，同时解决了 传统FBG管道检测传感器安放位置的局限性。
6. 根据权利要求4所述的一种基于分布式光纤光栅传感网络的管道冲击与泄漏定位 方法，其特征在于；利用传感探头上两个FBG中屯、波长漂移量的差值作为检测与定位险情 点的传感信号，传感信号变化量最大的两个传感探头间的区域为险情区域，险情点的准确 位置由下式计算获得：
其中，Sa为险情点距探头A的距离，Lab为探头A与B之间的距离，A入A与A入B分别 为探头A与B上两个FBG中屯、波长漂移量的差值。
【专利摘要】本发明涉及一种基于分布式光纤光栅传感网络的管道冲击与泄漏定位方法，属于光纤传感器的传感应用技术领域。在该方法中，以悬臂梁结构为基础，结合两个性能参数相同的FBG构建传感探头；依据探头两侧FBG所处环境温度相同、应变不同消除环境温度干扰，同时提高传感探头的灵敏性；采用聚合物与弹性塑料薄膜结合，构建泄漏检测感应层；使用光滑易弯曲的金属丝传导微小形变，解决传统FBG管道检测传感器安装位置的局限性，同时提高了传感系统的灵敏性；以探头两侧FBG波长漂移量的差值作为传感信号，通过寻找传感信号变化量最大的两个探头，并结合探头间距离实现险情点定位。
【IPC分类】F17D5-00, F17D5-02
【公开号】CN104595727
【申请号】CN201510027966
【发明人】陈勇, 杨凯, 刘焕淋, 刘保林, 谭智琴, 张玉兰
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月20日