专利名称：全分布式光纤漏油传感器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器，特别是一种用于监测石油管道泄漏的全分布式光纤漏油传感器系统。
背景技术：
利用管线输送流体是一种方便经济的运输方法，当前在石油工业中，利用管道输送石油有着广泛的应用。随着管道输送工程的发展，管道的泄漏故障引起的经济损失越来越引起人们的关注。因此，人们不断发展各种管道泄漏的监测方法，现今主要有两类管道泄漏监测方法间接监测和直接监测。现阶段大部分长距离管道主要应用的是间接监测方法，如负压波法、梯度压力法等，就是通过对管道输出端和输入端的流量、压力等参数的检测来判断管道是否发生泄漏事故的。然而由于负压波传播的损耗大，压力传感器和流量计本身的灵敏度有限，间接监测方法只适用于管道破裂等大量泄漏的情形，对于偷油、管道渗漏等小量泄漏情形，这种方法存在定位分辨能力不高，误报率高等不足之处。
与间接监测方法相比，直接监测方法能很好的检测到小量漏油的情形，光纤漏油传感就是其中一种直接监测的方法。光纤漏油传感分为两类，一类是准分布式光纤漏油传感，即多个离散点的传感监测；另一类是全分布式光纤漏油传感，即实现全程的线传感监测。在目前准分布式光纤漏油传感的研究上，有不少文献和公司提出基于光纤光栅的准分布式漏油传感器系统。这种传感系统能实现多参量、多点准分布式测量。但是，光纤光栅传感器的温度与压力信号间存在相互干扰，要有效抑制这种干扰需要严格的封装技术，而且每一个光纤光栅在安装前后都需要严格的进行中心波长的确定与调试，增加了实际工程安装的难度和成本。而在全分布式光纤漏油传感的研究上，呈现多种技术并用的特点。有利用光干涉监测并定位的；有利用光时域反射计(OTDR)进行监测定位的；还有利用光纤陀螺实现监测定位的。现今分布式光纤漏油监测定位方面技术已经普遍成熟，普遍存在的问题是沿石油管道铺设的传感光缆是否能及时把石油与光信号联系在一起，使石油接触到传感光缆后，光缆内传播的光参数的发生改变，再通过监测定位系统确定并发出警报。
发明内容
本发明的目的在于克服与弥补了上述现有的光纤漏油传感中存在的问题，提供一种全分布式光纤漏油传感器系统。该系统应能及时把石油泄漏的信息与光信号联系在一起，并能监测定位多处石油泄漏事件。
本发明的技术解决方案如下一种全分布式光纤漏油传感器系统，其构成是将一条或多条传感光缆沿着输油管道铺设，该传感光缆的一端接光时域反射计，该光时域反射计的另一端通过通讯接口接计算机。
所述的传感光缆由单模光纤、三元乙丙橡胶块和固定铁丝构成，所述的三元乙丙橡胶块成片状，其一侧有周期分布的横向的凹槽，用所述的固定铁丝将所述的光纤在按一定周期分布的所述的三元乙丙橡胶块具有凹槽的一侧缠绕固定在一起。
本发明的工作原理把一条或多条的传感光缆沿着输油管道铺设，当传感光缆的某处接触到油类溶液时，此处传感光缆的光纤会产生额外损耗，这样就能通过光时域反射计检测并定位所述的传感光缆与油的接触处。
当传感光缆遇油时，橡胶块遇油产生膨胀，由于固定铁丝的固定作用，膨胀使光纤呈现近似正弦曲线的变形，从而产生局部的微弯损耗。利用光时域反射计对光纤损耗进行监测，就能发现与定位这个微弯损耗处，即能发现并定位油管泄漏事件。
因为光时域反射计能同时定位多个损耗事件，适当控制微弯损耗的大小，就能发现同时泄漏的不同地方。而三元乙丙橡胶块成片状，其一侧有周期分布的横向的凹槽的作用是加快因膨胀产生损耗的速度，使反应时间缩小。在实际工程上使用时，整个传感光缆的由一层防腐蚀的合金金属网封装起来，防止外力作用使光缆断裂。
本发明的另一个特点是对石油管道全线进行无缝的漏油监测，实现管道的全分布式传感监测。本发明实现全分布式光纤传感器系统的结构如图2所示。传感光缆由块状橡胶排列做成，优点是当橡胶膨胀后更换方便，并且橡胶块间留有一定空间，避免因纵向膨胀引起橡胶片间互相挤推，影响膨胀速度与光纤的损耗值。
传感光缆的一端连接到光时域反射计，由光时域反射计对传感光缆进行实时监测。光时域反射计把每次测量得到的光纤损耗分布曲线，通过通讯接口传输到计算机中存储。当石油管道多点发生渗漏时，渗漏出来的石油接触到传感光缆，传感光缆上的橡胶遇油发生膨胀，膨胀使光纤发生微弯变形，从而产生额外损耗。光时域反射计通过对光纤发出的光脉冲产生的后向瑞利散射光功率的测量，对多处损耗增大点的判断与定位，即能发现定位出这些管道渗漏事件。
本发明的优点在于，克服与弥补了间接管道漏油检测法的不足，能及时把石油泄漏的信息与光信号联系在一起，并能监测定位多处石油泄漏事件。与其他直接检测方法和光纤传感方法相比，具有安装难度低，现场调试时间短，维护成本低，能实现全分布式传感监测等特点。
图1是本发明全分布式光纤漏油传感器系统的结构示意图。
图2是本发明传感光缆结构示意图。
图3是光时域反射计检测到的后向瑞利散射光功率随光纤长度的变化曲线的示意图。
图中a未发生泄漏时的曲线；b发生两处泄漏时的曲线1-光纤，2-三元乙丙橡胶块，3-固定铁丝，4-传感光缆，5-光时域反射计，6-计算机，7-通讯接口。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1和图2，图1是本发明全分布式光纤漏油传感器系统的结构示意图，图2是本发明传感光缆结构示意图，其中右侧是左视图。由图可见，本发明全分布式光纤漏油传感器系统的构成是把一条或多条的传感光缆4沿着输油管道铺设，该传感光缆4的一端接光时域反射计5，该光时域反射计5的另一端通过通讯接口7接计算机6。所述的传感光缆4由单模光纤1、三元乙丙橡胶块2和固定铁丝3构成，所述的三元乙丙橡胶块2成片状，其一侧有周期分布的横向的凹槽，用所述的固定铁丝3将所述的光纤1在按一定周期分布的所述的三元乙丙橡胶块2具有凹槽的一侧缠绕固定在一起。
该光时域反射计5实时监测传感光缆4的光纤1的损耗分布，通过通讯接口7把损耗分布的数据发送到计算机6储存并进行数据处理。当石油管道没有泄漏发生的时候，光时域反射计5检测到的后向瑞利散射光功率随光纤长度变化的曲线如图3曲线a所示，曲线平滑没有波动，表示光纤损耗没有发生变化。当石油管道发生泄漏时，光时域反射计5检测到的后向瑞利散射光功率随光纤长度变化的曲线，如图3曲线b所示，曲线出现阶梯状的下降，表示光纤在曲线下降的地方出现额外损耗。图3曲线b出现的情况是，在距离光时域反射计5分别为距离1和距离2的光纤上出现了额外损耗，即这两处传感光缆中的三元乙丙橡胶块2遇油产生膨胀，使光纤1产生额外损耗，表明在距离1和距离2的传感光缆处的石油管道发生漏油事件。由此可以看到，本发明可以同时检测到管道的多起漏油事件，并同时定位事件发生的地点。
权利要求
1.一种全分布式光纤漏油传感器系统，特征在于其构成是将一条或多条传感光缆(4)沿着输油管道铺设，该传感光缆(4)的一端接光时域反射计(5)，该光时域反射计(5)的另一端通过通讯接口(7)接计算机(6)。
2.根据权利要求1所述的全分布式光纤漏油传感器系统，其特征在于所述的传感光缆(4)由单模光纤(1)、三元乙丙橡胶块(2)和固定铁丝(3)构成，所述的三元乙丙橡胶块(2)成片状，其一侧有周期分布的横向的凹槽，用所述的固定铁丝(3)将所述的光纤(1)在按一定周期分布的所述的三元乙丙橡胶块(2)具有凹槽的一侧缠绕固定在一起。
全文摘要
一种全分布式光纤漏油传感器系统，其构成是将一条或多条的传感光缆沿着输油管道铺设，该传感光缆的一端接光时域反射计，该光时域反射计的另一端通过通讯接口接计算机。本发明能及时把石油泄漏的信息与光信号联系在一起，并能监测、定位多处石油泄漏事件。
文档编号G01M3/32GK101050988SQ20071004086
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者张晓建, 阮昊 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所