CN204202742U - 一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征在于：包括用于发射光脉冲的激光器、用于接收探测光脉冲信号的探测器、用于分光的3×3耦合器、用于分光的2×2耦合器，激光器、探测器均与3×3耦合器相对安装，3×3耦合器通过光纤L1、光纤L2与2×2耦合器连接。2×2光纤耦合器分光后的两束光一束进入传感光纤直到末端的非线性光纤环镜，被全部反射回来；另一束光直接被非线性光纤环镜反射回来。本实用新型在光路设计中增加了一个由2×2光纤耦合器的非线性光纤环镜，提升了返回到光接收模块的传感信号光功率。其设计合理、结构简单、稳定可靠、抗干扰能力强、检测性能较好，有效解决了现有技术的不足。

Description

一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器

技术领域

本实用新型涉及石油管道监测传感器技术领域，尤其是涉及一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器。

背景技术

石油管道地处野外，环境条件复杂，一旦发生泄漏或钻孔盗油等事件，就会造成重大的经济损失和严重的环境污染。因此，对石油管道的安全运行情况进行实时监测具有非常积极的意义。目前，石油管道安全检测方法主要有负压波探测法、漏噪声探测法、热红外成像法、压力梯度法、应力波检测法等。这些方法和系统已在国内外多条输油管道上进行了试用，但由于受检测原理、传感器性能等因素限制，这些方法有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，本实用新型的光纤振动传感器用以实现对长距离石油管道安全实时监测预报警。与以往的基于萨格纳克干涉仪的单线分布式光纤传感系统不同，其在光路设计中增加了一个由2×2光纤耦合器的非线性光纤环镜，提升了返回到光接收模块的传感信号光功率。其设计合理、结构简单、稳定可靠、抗干扰能力强、检测性能较好，有效解决了现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于监测石油 管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征在于：包括用于发射光脉冲的激光器、用于接收探测光脉冲信号的探测器、用于分光的3×3耦合器、用于分光的2×2耦合器，所述激光器、探测器均与3×3耦合器相对安装，所述3×3耦合器通过光纤L1、光纤L2与2×2耦合器连接。 

进一步地，所述2×2光纤耦合器分光后的两束光一束进入传感光纤直到末端的非线性光纤环镜，被全部反射回来；另一束光直接被非线性光纤环镜反射回来。

进一步地，所述3×3耦合器的分光比为1：1：1。

进一步地，所述2×2光纤耦合器的分光比为1：1。

进一步地，所述光纤L1的长度小于光纤L2的长度。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型的光纤振动传感器用以实现对长距离石油管道安全实时监测预报警。与以往的基于萨格纳克干涉仪的单线分布式光纤传感系统不同，其在光路设计中增加了一个由2×2光纤耦合器的非线性光纤环镜，提升了返回到光接收模块的传感信号光功率。其设计合理、结构简单、稳定可靠、抗干扰能力强、检测性能较好，有效解决了现有技术的不足。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的光纤振动传感器检测结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征 在于：包括用于发射光脉冲的激光器1、用于接收探测光脉冲信号的探测器2、用于分光的3×3耦合器3、用于分光的2×2耦合器4，所述激光器1、探测器2均与3×3耦合器3相对安装，所述3×3耦合器3通过光纤L1、光纤L2与2×2耦合器4连接。

如图1所示，本系统采用基于萨格纳克干涉仪的单线分布光纤传感系统。光脉冲通过去偏器后射入分光比为1：1：1的3×3光纤耦合器，光脉冲被三等分，其中两份分别进入长光纤L2、短光纤L1，这两束光脉冲又射入分光比为1：1的2×2光纤耦合器。经过2×2光纤耦合器后的两束光一束进入传感光纤直到末端的非线性光纤环镜，被全部反射回来；另一束光直接被非线性光纤环镜反射回来，这个由2×2光纤耦合器构成的非线性光纤环镜不引入相位差，只是整体提高反射回来的光功率，相当于直流分量，可以提升系统的探测距离。

如图1光路原理图所示，当光路上没有扰动时，顺时针、逆时针方向的光程相同，两路相干叠加时相位差稳定，探测器输出为直流。当某点D出现扰动时，扰动改变了传输光的相位变化，在耦合处会形成与扰动特征相关的不稳定相位差变化。设扰动引起D点的相位变化设为Φ(t)时，则光脉冲在3×3光纤耦合器产生的相位差ΔΦm(m＝1,2)，相位差的大小与事件发生位置以及扰动信号引起的光波相位变化速率成比例，于是可以推导出振动点的定位公式为：

$x=\frac{(2k-1)c}{{4n}_{\mathrm{eff}}{f}_{\mathrm{null}}}$

式中，x振动点D离最远端距离，x的长度满足x>0.25L2；neff为有效折射率；k为自然数；c为光速；fnull为特征频率(零点频率)。

通过以上分析可知，本系统因为增加了由2×2光纤耦合器构成的非线性光纤环镜，加强了返回到探测器的光束光功率,增强了传感器对石油管道振动检测的敏感性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征在于：包括用于发射光脉冲的激光器(1)、用于接收探测光脉冲信号的探测器(2)、用于分光的3×3耦合器(3)、用于分光的2×2耦合器(4)，所述激光器(1)、探测器(2)均与3×3耦合器(3)相对安装，所述3×3耦合器(3)通过光纤L1、光纤L2与2×2耦合器(4)连接。

2.按照权利要求1所述的一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征在于：所述2×2光纤耦合器(4)分光后的两束光一束进入传感光纤直到末端的非线性光纤环镜，被全部反射回来；另一束光直接被非线性光纤环镜反射回来。

3.按照权利要求1所述的一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征在于：所述3×3耦合器(3)的分光比为1：1：1。

4.按照权利要求1所述的一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征在于：所述2×2光纤耦合器(4)的分光比为1：1。

5.按照权利要求1所述的一种用于监测石油管道的干涉仪型光纤振动传感器，其特征在于：所述光纤L1的长度小于光纤L2的长度。