CN110274576B - 一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法、系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法、系统及应用，其包括以下步骤：在浮盘表面对称布置有四个光纤倾角传感器，悬臂梁与重锤按照重力方向布置，固定于悬臂梁两侧的第一光纤光栅与第二光纤光栅所受应力相同，此时，四个光纤倾角传感器处于基准位置，倾角角度为零，当浮盘倾斜时，光纤倾角传感器与悬臂梁上端固定位置随着浮盘的角度变化，使第一光纤光栅与第二光纤光栅所受应力；若浮盘表面倾角超过预设值，则光纤倾角传感器结合外界设备进行报警。通过变化的对应关系得知浮盘倾斜角度，当浮盘倾斜角度到达预设值，则光纤倾角传感器配合对应设备进行报警，实现了实时监测浮盘倾斜角度，提高了对浮盘倾斜角度监测的精准度。

Description

一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法、系统及应用

技术领域

本发明涉及一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法、系统及应用。

背景技术

近年来，随着经济持续高速的发展，我国对石油能源的需求越来越大，为了保证国内石油能源安全，政府和石油公司陆续在沿海建立国家战略石油储备库及商业储备库，大型原油储存区的数量和储油总量持续上升。但是，目前油库大部分监测工作主要依靠人工巡检，信息反馈具有一定的滞后性。对过去发生的242起储罐事故分析，人为原因导致的事故在30％以上。因此，目前油库罐区普遍采用的人工爬罐巡检方法已远落后于当今信息化、数字化和网络化的发展。而浮盘倾斜以后容易引发浮盘沉盘、卡盘事故，甚至引起火灾，造成油罐爆炸。目前，用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法尚未见诸报道。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法、系统及应用，以提高对浮盘表面倾角监测的准确度。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法，其包括以下步骤：

在浮盘表面对称布置有四个光纤倾角传感器，悬臂梁与重锤按照重力方向布置，固定于悬臂梁两侧的第一光纤光栅与第二光纤光栅所受应力相同，此时，四个光纤倾角传感器处于基准位置，倾角角度为零，设定重锤向一侧倾角为正方向，重锤向另一侧倾斜为负方向，设定悬臂梁的右侧为第一光纤光栅，悬臂梁的左侧为第二光纤光栅，当浮盘倾斜时，光纤倾角传感器与悬臂梁上端固定位置随着浮盘的角度变化，由于重锤受重力作用，会克服悬臂梁所施加的力，使悬臂梁所受应力发生变化，进而使第一光纤光栅与第二光纤光栅所受应力；

当第一光纤光栅中心波长变大，第二光纤光栅中心波长变小时，则悬臂梁上第一光纤光栅拉应力增加，第二光纤光栅压应力增加，由此推断光纤倾角传感器向右方向发生倾斜；若规定向右倾斜角度为正，则光纤倾角传感器向左倾斜角度则为负，反之亦然；若浮盘表面倾角超过预设值，则光纤倾角传感器结合外界设备进行报警。

所述的浮盘倾角计算测量方法，其中，上述步骤具体的还包括：

位于悬臂梁对称面的左、右两侧，完全对称布置的第一光纤光栅、第二光纤光栅形变后，第一光纤光栅、第二光纤光栅的应变为：

其中，λ_B1为第一光纤光栅中心波长,λ_B2为第二光纤光栅的中心波长，Δλ_B1是第一光纤光栅中心波长的变化，Δλ_B2是第二光纤光栅中心波长的变化，α为光纤的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数，ΔT为光纤光栅的温度变化，P_e为有效光弹系数，ε₁为第一光纤光栅应变引起的条纹间距变化，ε₂为第二光纤光栅应变引起的条纹间距变。

所述的浮盘倾角计算测量方法，其中，上述步骤具体的包括：

采用四个光纤倾角传感器对称布置在浮盘表面，四个光纤倾角传感器的监测点分布在A、B、C、D四个点上，其监测角度值分别为β₁、β₂、β₃、β₄，浮盘倾角为a；取倾角监测值为正值的传感器点A、传感器点B，传感器点A与浮盘倾角线的夹角为θ，传感器点B与传感器点A夹角为90°，所以传感器点B与浮盘倾角线的夹角为90°-θ，取传感器点A、传感器点B、传感器点C、传感器点D四个传感器点测量值平均角度，β₁＞0,β₂＞0，β₃＜0,β₄＜0,因此

已知量为：β_13平均、β_24平均，未知量：a、θ；

在倾角线上的对应光纤倾角传感器中心波长变化与浮盘倾角的关系为：

Δλ_a＝ka (3)

k为光纤倾角传感器中心波长变化量与倾角变化量的线性系数；

传感器点A在倾角线平行方向的力的分量导致的角度监测值为β₁，则有：

Δλ_acosθ＝kβ_13平均 (4)

90°除外，由式(3)和式(4)得：

0°除外，传感器点B在倾角线平行方向的力的分量导致的角度监测值为β₂为：

由式(5)和式(6)得：

由式(5)和式(7)得：

通过预先固定的光纤倾角传感器方向，可知浮盘整体倾斜方向和倾斜角度，悬臂梁应变大小与光纤光栅波长的关系如下：

光纤倾角传感器的光纤光栅的中心波长变化

与挠曲应变ε_M呈线性关系。

所述的浮盘倾角计算测量方法，其中，上述步骤具体的还包括：

当浮盘发生倾斜时悬臂梁所受应力相应变化，第一光纤光栅与第二光纤光栅相应所受挠曲应变也随之变化，如下：

ε_M＝k×X (10)

其中，ε_M为挠曲应变，k为形变系数，X为应变量的形变量；

根据胡克定律：

F＝K×X (11)

其中，K为悬臂梁的倔强系数，X为弹性形变值；

并且F＝mgsinθ (12)

由式(8)-式(12)联立：

光纤倾角传感器封装后经过标定，通过倾斜角度θ进行标定，对应光纤光栅的波长及波长变化由解调仪解调，λ_B、Δλ_B1、Δλ_B2、g均已知，m为重锤质量，因此可求得

且

为确定的常数，因此在求出

后，通过解调对应光纤光栅波长变化直接监测浮盘倾斜角度θ的变化。

一种用于上述浮盘倾角计算测量方法的系统，其包括对称布置在浮盘表面的四个光纤倾角传感器，四个光纤倾角传感器通过无线基站与控制中心通信连接，用于向控制中心传输对应数据，上述光纤倾角传感器包括设置在浮盘对应处的底板，底板上设置有第一夹块与第二夹块，第一夹块与第二夹块之间形成一卡口，第一夹块与第二夹块兼作挡块，卡口内配置有一重锤，重锤上端与悬臂梁的自由端相连接，悬臂梁的两侧分别设置有光纤光栅，底板配置有一倾角筒体，倾角筒体上方配置有顶盖，顶盖与悬臂梁的上端相连接，第一夹块、第二夹块、重锤与悬臂梁均布置在倾角筒体内；浮盘处于倾斜状态，重锤在重力作用下在卡口内摆动，使悬臂梁两侧的光纤光栅中心波发生变化。

所述的系统，其中，上述悬臂梁之两个表面任意点应变力大小均相等且与自由端受力成正比，悬臂梁在两个表面过中心线位置对称开槽，其尺寸参数完全相同；一个槽内设置有第一光纤光栅，另一个槽内设置有第二光纤光栅，第一光纤光栅与第二光纤光栅的中心波长不同，重锤位置的变化通过悬臂梁传递给第一光纤光栅、第二光纤光栅。

所述的系统，其中，上述光纤光栅受力形变中心波长的变化极限在4nm以内，悬臂梁的最大应力为15N。

所述的系统，其中，上述光纤光栅为光栅串。

所述的系统，其中，上述倾角筒体在与重锤对应部填充有粘度为1000的硅油。

一种上述系统的应用，其中，将上述系统按照上述浮盘倾角计算测量方法应用于测定浮顶储罐的浮盘状态中。

本发明提供了一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法、系统及应用，当浮盘发生倾斜时，光纤倾角传感器内的重锤会发生倾斜，使悬臂梁所受应力相应变化，悬臂梁两侧的光纤光栅所受挠曲应变也随之变化，通过变化的对应关系得知浮盘倾斜角度，当浮盘倾斜角度到达预设值，则光纤倾角传感器配合对应设备进行报警，实现了实时监测浮盘倾斜角度，提高了对浮盘倾斜角度监测的精准度。

附图说明

图1为本发明中光纤倾角传感器的结构示意图；

图2为本发明中悬臂梁的结构示意图；

图3为本发明中重锤的结构示意图；

图4为本发明中顶盖的结构示意图；

图5为本发明中重锤的摆动示意图；

图6为本发明中浮盘发生倾斜时的角度示意图；

图7为本发明中光纤倾角传感器的标定数据拟合线性图；

图8为本发明中光纤倾角传感器的误差曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法、系统及应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法，其包括以下步骤：

在浮盘表面对称布置有四个光纤倾角传感器，悬臂梁6与重锤5按照重力方向布置，固定于悬臂梁6两侧的第一光纤光栅9与第二光纤光栅所受应力相同，此时，四个光纤倾角传感器处于基准位置，倾角角度为零，设定重锤5向一侧倾角为正方向，重锤5向另一侧倾斜为负方向，设定悬臂梁6的右侧为第一光纤光栅9，悬臂梁6的左侧为第二光纤光栅，当浮盘倾斜时，光纤倾角传感器与悬臂梁6上端固定位置随着浮盘的角度变化，由于重锤5受重力作用，会克服悬臂梁6所施加的力，使悬臂梁6所受应力发生变化，进而使第一光纤光栅9与第二光纤光栅所受应力发生变化；

当第一光纤光栅9中心波长变大，第二光纤光栅中心波长变小时，则悬臂梁6上第一光纤光栅9拉应力增加，第二光纤光栅压应力增加，由此推断光纤倾角传感器向右方向发生倾斜；若规定向右倾斜角度为正，则光纤倾角传感器向左倾斜角度则为负，反之亦然；若浮盘表面倾角超过预设值，则光纤倾角传感器结合外界设备进行报警。

在本发明的另一较佳实施例中，位于悬臂梁6对称面的左、右两侧，完全对称布置的第一光纤光栅9、第二光纤光栅形变后，第一光纤光栅9、第二光纤光栅的应变为：

其中，λ_B1为第一光纤光栅9中心波长,λ_B2为第二光纤光栅的中心波长，Δλ_B1是第一光纤光栅9中心波长的变化，Δλ_B2是第二光纤光栅中心波长的变化，α为光纤的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数，ΔT为光纤光栅的温度变化，P_e为有效光弹系数，ε₁为第一光纤光栅9应变引起的条纹间距变化，ε₂为第二光纤光栅应变引起的条纹间距变。

更进一步的，如图6所示的，上述步骤具体的包括：

采用四个光纤倾角传感器对称布置在浮盘表面，四个光纤倾角传感器的监测点分布在A、B、C、D四个点上，由于浮盘表面为圆形，所以传感器点A、B、C、D为中心对称布置，所以在图6中仅仅描述传感器点A、传感器点B的具体位置，其监测角度值分别为β₁、β₂、β₃、β₄，传感器点A对应β₁、传感器点B对应β₂、传感器点C对应β₃、传感器点D对应β₄，浮盘倾角为a；取倾角监测值为正值的传感器点A、传感器点B，传感器点A与浮盘倾角线的夹角为θ，传感器点B与传感器点A夹角为90°，所以传感器点B与浮盘倾角线的夹角为90°-θ，取传感器点A、传感器点B、传感器点C、传感器点D四个传感器点测量值平均角度，β₁＞0,β₂＞0，β₃＜0,β₄＜0,因此

已知量为：β_13平均、β_24平均，未知量：a、θ；

在倾角线上的对应光纤倾角传感器中心波长变化与浮盘倾角的关系为：

Δλ_a＝ka (3)

k为光纤倾角传感器中心波长变化量与倾角变化量的线性系数；

传感器点A在倾角线平行方向的力的分量导致的角度监测值为β₁，则有：

Δλ_acosθ＝kβ_13平均 (4)

90°除外，由式(3)和式(4)得：

0°除外，传感器点B在倾角线平行方向的力的分量导致的角度监测值为β₂为：

由式(5)和式(6)得：

由式(5)和式(7)得：

通过预先固定的光纤倾角传感器方向，可知浮盘整体倾斜方向和倾斜角度，悬臂梁应变大小与光纤光栅波长的关系如下：

光纤倾角传感器的光纤光栅的中心波长变化

与挠曲应变ε_M呈线性关系。

更进一步的，当浮盘发生倾斜时悬臂梁6所受应力相应变化，第一光纤光栅9与第二光纤光栅相应所受挠曲应变也随之变化，如下：

ε_M＝k×X (10)

其中，ε_M为挠曲应变，k为形变系数，X为应变量的形变量；

根据胡克定律：

F＝K×X (11)

其中，K为悬臂梁的倔强系数，X为弹性形变值；

并且F＝mgsinθ (12)

由式(8)-式(12)联立：

光纤倾角传感器封装后经过标定，通过倾斜角度θ进行标定，对应光纤光栅的波长及波长变化由解调仪解调，λ_B、Δλ_B1、Δλ_B2、g均已知，m为重锤质量，因此可求得

且

为确定的常数，因此在求出

后，通过解调对应光纤光栅波长变化直接监测浮盘倾斜角度θ的变化。

为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例，在此列举一种使用上述浮盘倾角计算测量方法的系统，当然为了实现本发明的目的，可以采用其他形式的具体结构，在此不再一一列举。

如图1与图2所示的，其包括对称布置在浮盘表面的四个光纤倾角传感器，四个光纤倾角传感器通过无线基站与控制中心通信连接，用于向控制中心传输对应数据；比如可以将四个光纤倾角传感器采用光纤与下位机相连接，下位机位于浮顶储罐底部外侧，下位机通过无线通信模块将数据传输到油库调度室内的上述控制中心的图形化显示软件中，从而进行数据的可视化，控制中心可以是台式计算机、笔记本式计算机等设备。

光纤倾角传感器包括设置在浮盘对应处的底板1，其中，底板1上设置有第一夹块2与第二夹块3，第一夹块2与第二夹块3之间形成一卡口4，第一夹块2与第二夹块3兼作挡块，避免了重锤5摆动过大对悬臂梁6造成损伤。卡口4内配置有一重锤5，重锤5上端与悬臂梁6的自由端相连接，悬臂梁6的两侧分别设置有光纤光栅，底板1配置有一倾角筒体7，倾角筒体7上方配置有顶盖8，顶盖8与悬臂梁6的上端相连接，也就是说，悬臂梁6一端为固定端，另一端为自由端，自由端随重锤的摆动而摆动，从而使悬臂梁6形变，进而使悬臂梁6两侧的光纤光栅所受挠曲应变也随之变化，从而判断浮盘的倾斜角度。第一夹块2、第二夹块3、重锤5与悬臂梁6均布置在倾角筒体7内，一般处于密封状态，从而保证了光纤倾角传感器运行的稳定性；浮盘处于倾斜状态，重锤5在重力作用下在卡口4内摆动，使悬臂梁6两侧的光纤光栅中心波发生变化，通过变化的对应关系得知浮盘倾斜角度，当浮盘倾斜角度到达预设值，则光纤倾角传感器配合对应设备进行报警，实现了实时监测浮盘倾斜角度，提高了对浮盘倾斜角度监测的精准度。

更进一步的，上述悬臂梁6呈梯形，面积大的一端与上述顶盖8相连接。如图2所示的，上述悬臂梁6之两个表面任意点应变力大小均相等且与自由端受力成正比，悬臂梁6在两个表面过中心线位置对称开槽，其尺寸参数完全相同；一个槽内设置有第一光纤光栅，由于视角原因，仅仅表示出第一光纤光栅9，另一个槽内设置有第二光纤光栅，第一光纤光9与第二光纤光栅的中心波长不同，重锤5位置的变化通过悬臂梁6传递给第一光纤光栅9、第二光纤光栅。

更进一步的，如图3所示的，上述重锤5的中轴线处开设有豁口10，豁口10与悬臂梁6的自由端相适配，豁口10的中轴线与悬臂梁6的中轴线相重合。而且豁口10上部设置有安装块11，安装块11上设置有安装孔12，悬臂梁6的自由端与安装孔12对应处设置有盲孔，盲孔与安装孔11通过固定销相连接，从而使悬臂梁6的自由端与重锤5固定连接。悬臂梁6上所要粘接固定的两个光纤光栅为光栅串，为了降低光纤光栅弯折所带来的损耗，将悬臂梁6的自由端固定在豁口10内加深，从而保证了光纤光栅弯折部位有较大曲率半径，降低了光纤光栅弯折所带来的损耗。

而且，如图4所示的，上述顶盖8的外周布置有密封圈，顶盖8嵌入倾角筒体7的上部，顶盖8在与悬臂梁6上端对应处设置有顶盖安装口13，顶盖安装口13与悬臂梁6的上端相适配，顶盖安装口13的中轴线与悬臂梁6的中轴线相重合。也就是说，在初始状态下，悬臂梁6、重锤5均处于自由下垂状态。而且顶盖安装口13的侧壁上设置有顶盖安装孔，悬臂梁6的上端与顶盖安装孔对应处设置有顶盖盲孔，顶盖盲孔与顶盖安装孔通过顶盖固定销相连接。上述光纤光栅受力形变中心波长的变化极限在4nm以内，悬臂梁的最大应力为15N。

为了更进一步描述本发明，，将上述系统按照上述浮盘倾角计算测量方法应用于测定浮顶储罐的浮盘状态中，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

光纤光栅的栅区长度为12mm，纤芯直径为0.25mm，悬臂梁6长度为32mm，厚度为0.7mm，粘接固定光栅宽度为0.4mm，深度为0.3mm，传感器外壳采用常规316L不锈钢管，倾角筒体7上下尺寸完全对称，采用o型密封圈密封倾角筒体7与底板1、顶盖8。倾角筒体7的内腔尺寸通过悬臂梁6仿真位移变化量进行确定，并对重锤5活动范围进行预留。

顶盖8采用316L不锈钢，外壳下盖密封部位结构及尺寸均与外壳上盖相同，图6的箭头所示分别为重锤5的摆动方式。而重锤5振动导致传感器测量数据波动的问题，为了解决此问题，倾角筒体7内腔填充合适粘度硅油对重锤进行阻尼，倾角筒体7内部采用粘度1000的硅油进行阻尼，传感器各零部件加工完毕后，需要对光栅进行固定并进行各零部件的装配，封装方式如下：

1)双光栅串选择，参照倾角筒体7内径尺寸以及悬臂梁6长度，选取双光栅中心距为10mm的双光栅串；

2)将两个光栅分别粘接固定自悬臂梁6槽内；

3)将悬臂梁6一端固定在顶盖8下部，同时在固定螺栓部位进行防脱处理；

4)裸光纤通过顶盖8的光缆接头孔穿过；

5)悬臂梁6的另一端与重锤5采用螺栓固定；

6)倾角筒体7与底板1套装o型圈，之后与倾角筒体7通过螺纹连接固定；

7)向倾角筒体7内加入适量硅油；

8)倾角筒体7上盖加装o型圈，之后与倾角筒体7通过螺纹连接固定；

9)通过光缆固定接头和铠装光缆对光栅串的光纤进行保护。

并且需要对光纤倾角传感器进行标定，并获取光纤光栅中心波变化与浮盘倾斜角度的关系，如下：

1)将光纤倾角传感器的标定平台调为零度；

2)将光纤倾角传感器放入标定平台，调整光纤倾角传感器倾角方向与标定平台倾斜方向一致，通过固定螺栓将调节光纤倾角传感器与固定支架固定；

3)将光纤倾角传感器连接光纤光栅解调仪，将光纤倾角传感器波长进行解调；

4)转动角度调节旋钮，通过高精度电子倾角传感器角度对光纤倾角传感器进行标定，记录高精度电子倾角传感器角度与对应的两个光纤光栅的波长值；

5)以1度为单位，依次对光纤倾角传感器进行标定，并对各角度对应的两个光纤光栅的波长进行记录，如表1所示。表1为光纤倾角传感器与对应角度的关系。

表1

将记录的波长数据里面大波长与小波长做差与对应角度进行拟合，如图7所示的，获得传感器系数，-20.732为倾角传感器系数，409.09为传感器的基准系数。

传感器标定完成后，将传感器系数输入软件，利用标定平台，高精度电子倾角传感器示数及标定尺读数对传感器进行测试，其误差如表2所示的，表2为光纤倾角传感器误差对照表。

表2

如图8所示的，由测试数据分析，在±10°量程内光纤倾角传感器的全量程的最大误差为0.09°，达到设计要求0.5％F.S精度，满足浮盘倾角监测的误差要求。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (6)

1.一种用于浮顶储罐的浮盘倾角计算测量方法，其特征为，采用一种用于浮顶储罐的浮盘倾角测量系统，系统包括对称布置在浮盘表面的四个光纤倾角传感器，四个光纤倾角传感器通过无线基站与控制中心通信连接，用于向控制中心传输对应数据，该光纤倾角传感器包括设置在浮盘对应处的底板，底板上设置有第一夹块与第二夹块，第一夹块与第二夹块之间形成一卡口，第一夹块与第二夹块兼作挡块，卡口内配置有一重锤，重锤上端与悬臂梁的自由端相连接，悬臂梁的两侧分别设置有光纤光栅，底板配置有一倾角筒体，倾角筒体上方配置有顶盖，顶盖与悬臂梁的上端相连接，第一夹块、第二夹块、重锤与悬臂梁均布置在倾角筒体内；浮盘处于倾斜状态，重锤在重力作用下在卡口内摆动，使悬臂梁两侧的光纤光栅中心波发生变化；

所述测量方法包括以下步骤：

在浮盘表面对称布置有四个光纤倾角传感器，悬臂梁与重锤按照重力方向布置，固定于悬臂梁两侧的第一光纤光栅与第二光纤光栅所受应力相同，此时，四个光纤倾角传感器处于基准位置，倾角角度为零，设定重锤向一侧倾角为正方向，重锤向另一侧倾斜为负方向，设定悬臂梁的右侧为第一光纤光栅，悬臂梁的左侧为第二光纤光栅，当浮盘倾斜时，光纤倾角传感器与悬臂梁上端固定位置随着浮盘的角度变化，由于重锤受重力作用，会克服悬臂梁所施加的力，使悬臂梁所受应力发生变化，进而使第一光纤光栅与第二光纤光栅所受应力；

当第一光纤光栅中心波长变大，第二光纤光栅中心波长变小时，则悬臂梁上第一光纤光栅拉应力增加，第二光纤光栅压应力增加，由此推断光纤倾角传感器向右方向发生倾斜；若规定向右倾斜角度为正，则光纤倾角传感器向左倾斜角度则为负，反之亦然；若浮盘表面倾角超过预设值，则光纤倾角传感器结合外界设备进行报警；

上述步骤还包括：

位于悬臂梁对称面的左、右两侧，完全对称布置的第一光纤光栅、第二光纤光栅形变后，第一光纤光栅、第二光纤光栅的应变为：

其中，λ_B1为第一光纤光栅中心波长,λ_B2为第二光纤光栅的中心波长，Δλ_B1是第一光纤光栅中心波长的变化，Δλ_B2是第二光纤光栅中心波长的变化，α为光纤的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数，ΔT为光纤光栅的温度变化，P_e为有效光弹系数，ε₁为第一光纤光栅应变引起的条纹间距变化，ε₂为第二光纤光栅应变引起的条纹间距变；

采用四个光纤倾角传感器对称布置在浮盘表面，四个光纤倾角传感器的监测点分布在A、B、C、D四个点上，其监测角度值分别为β₁、β₂、β₃、β₄，浮盘倾角为a；取倾角监测值为正值的传感器点A、传感器点B，传感器点A与浮盘倾角线的夹角为θ，传感器点B与传感器点A夹角为90°，所以传感器点B与浮盘倾角线的夹角为90°-θ，取传感器点A、传感器点B、传感器点C、传感器点D四个传感器点测量值平均角度，β₁＞0,β₂＞0，β₃＜0,β₄＜0,因此

已知量为：β_13平均、β_24平均，未知量：a、θ；

在倾角线上的对应光纤倾角传感器中心波长变化与浮盘倾角的关系为：

Δλ_a＝ka (3)

k为光纤倾角传感器中心波长变化量与倾角变化量的线性系数；

传感器点A在倾角线平行方向的力的分量导致的角度监测值为β₁，则有：

Δλ_acosθ＝kβ_13平均 (4)

90°除外，由式(3)和式(4)得：

0°除外，传感器点B在倾角线平行方向的力的分量导致的角度监测值为β₂为：

由式(5)和式(6)得：

由式(5)和式(7)得：

通过预先固定的光纤倾角传感器方向，可知浮盘整体倾斜方向和倾斜角度，悬臂梁应变大小与光纤光栅波长的关系如下：

光纤倾角传感器的光纤光栅的中心波长变化

与挠曲应变ε_M呈线性关系；

将上述系统按照上述浮盘倾角计算测量方法应用于测定浮顶储罐的浮盘状态中。

2.根据权利要求1所述的浮盘倾角计算测量方法，其特征在于，上述步骤具体的还包括：

当浮盘发生倾斜时悬臂梁所受应力相应变化，第一光纤光栅与第二光纤光栅相应所受挠曲应变也随之变化，如下：

ε_M＝k×X (10)

其中，ε_M为挠曲应变，k为形变系数，X为应变量的形变量；

根据胡克定律：

F＝K×X (11)

其中，K为悬臂梁的倔强系数，X为弹性形变值；

并且F＝mgsinθ (12)

由式(8)-式(12)联立：

光纤倾角传感器封装后经过标定，通过倾斜角度θ进行标定，对应光纤光栅的波长及波长变化由解调仪解调，λ_B、Δλ_B1、Δλ_B2、g均已知，m为重锤质量，因此可求得

且

为确定的常数，因此在求出

后，通过解调对应光纤光栅波长变化直接监测浮盘倾斜角度θ的变化。

3.根据权利要求1所述的浮盘倾角计算测量方法，其特征在于，上述悬臂梁之两个表面任意点应变力大小均相等且与自由端受力成正比，悬臂梁在两个表面过中心线位置对称开槽，其尺寸参数完全相同；一个槽内设置有第一光纤光栅，另一个槽内设置有第二光纤光栅，第一光纤光栅与第二光纤光栅的中心波长不同，重锤位置的变化通过悬臂梁传递给第一光纤光栅、第二光纤光栅。

4.根据权利要求1所述的浮盘倾角计算测量方法，其特征在于，上述光纤光栅受力形变中心波长的变化极限在4nm以内，悬臂梁的最大应力为15N。

5.根据权利要求1所述的浮盘倾角计算测量方法，其特征在于，上述光纤光栅为光栅串。

6.根据权利要求1所述的浮盘倾角计算测量方法，其特征在于，上述倾角筒体在与重锤对应部填充有粘度为1000的硅油。

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