CN207394380U - 一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，包括封装盘，封装盘外部设有外衬包层，封装盘内设有敏感光纤裸纤,封装盘内部中心处设有十字形槽，敏感光纤裸纤沿十字型槽内壁环绕，封装盘侧面还设有输出导槽，敏感光纤裸纤通过输出导槽连接铠装光纤。本实用新型提供了基于激光干涉原理提出一种新型基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，实现了对输水钢结构管线泄露预警和漏点定位的测量，这种新型传感器不仅制作简单、灵敏度高、成本低廉，定位精度高、抗干扰性好。

Description

一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器

技术领域

本实用新型属于传感技术领域，尤其是涉及一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器。

背景技术

长距离流体管道输运是一种经济的方法，早已在世界和我国工业中广泛应用。但由于种种原因，管道泄漏事故时有发生。这不仅给国家和企业带来严重的经济损失，还对环境造成严重的污染，甚至引发大面积灾害。因此，对管道泄漏的预防和及时报警、泄漏点的定位及泄漏大小的计算具有极为重要的现实意义。国外对管道泄漏检测技术的研究比较早，如美国、英国、法国等，自上世纪年代以来，已经在许多油气管道系统中安装了泄漏检测系统。而我国从上世纪年代才开始对流体管道泄漏检测技术进行研究，目前国内还没有一个长期运行的、集泄漏检测与定位为一体的输液管道监控系统。因此研究符合我国输液管线实际情况的泄漏检测传感器系统非常有实际意义。

由于种种原因，管道泄漏事故时有发生，为了减小管道泄漏造成的经济损失，以及对环境造成的严重污染，有必要对管道泄漏监测技术加以研究。已有的监测方法，或价格昂贵，或维修困难，或影响正常运行，针对长输管线来讲，都是不理想的。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，实现了对输水钢结构管线泄露预警和漏点定位的测量。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：包括封装盘，封装盘外部设有外衬包层，所述封装盘内设有敏感光纤裸纤, 所述封装盘内部中心处设有十字形槽，所述敏感光纤裸纤沿十字型槽内壁环绕，所述封装盘侧面还设有输出导槽，所述敏感光纤裸纤通过输出导槽连接铠装光纤。

进一步的，所述封装盘上设有螺栓连接孔。

进一步的，所述封装盘上部设有封盖，所述封盖与所述封装盘通过密封胶密封，所述封盖上还设有与所述螺栓连接孔对应的连接孔。

进一步的，所述封装盘下方设有固定托板，所述固定托板上设有螺栓连接孔。

进一步的，所述固定托板下方连接金属薄板。

进一步的，所述金属薄板两端均设有螺栓连接孔。

进一步的，所述敏感光纤裸纤与所述铠装光纤通过熔接方式连接。

进一步的，所述输出导槽采用回型结构。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器具有以下优势：本实用新型提供了基于激光干涉原理提出一种新型基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，实现了对输水钢结构管线泄露预警和漏点定位的测量，这种新型传感器不仅制作简单、灵敏度高、成本低廉，定位精度高、抗干扰性好。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器的俯视图；

图2为本实用新型实施例所述一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器的侧视图；

图3为本实用新型实施例所述的金属薄板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的分布式串联结构示意图；

附图标记说明：

1-封装盘，2-敏感光纤裸纤，3-外衬包层，4-铠装光纤，5-输出导槽， 6-封盖，7-固定托板，8-金属薄板，9-螺栓，10-管道，11-单模光纤。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-3所示，一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，包括封装盘1，封装盘1外部设有外衬包层3，所述封装盘1内设有敏感光纤裸纤2,所述封装盘1内部中心处设有十字形槽，所述敏感光纤裸纤2沿十字型槽内壁环绕，所述封装盘1侧面还设有输出导槽5，所述敏感光纤裸纤 2通过输出导槽5连接铠装光纤4。

所述封装盘1上设有螺栓连接孔。

所述封装盘1上部设有封盖6，所述封盖6与所述封装盘1通过密封胶密封，所述封盖6上还设有与所述螺栓连接孔对应的连接孔。

所述封装盘1下方设有固定托板7，所述固定托板7上设有螺栓连接孔。

所述固定托板7下方连接金属薄板8。

所述金属薄板8两端均设有螺栓连接孔。

所述敏感光纤裸纤2与所述铠装光纤4通过熔接方式连接。

所述输出导槽5采用回型结构。

传感器由不锈钢封装盘1、敏感光纤裸纤2、外衬包层3、铠装光纤输出导槽5、铠装光纤4构成；其中不锈钢封装盘1采用三防设计，采用密封圈和圆形上盖压紧封闭，对敏感光纤裸纤2起到保护作用，防止灰尘和水分渗入；敏感光纤裸纤2采用x轴和y轴两个方向布置，分别接收xy轴的振动信号，采用环绕方式多圈分布，敏感光纤缠绕30圈左右传感效果达到最优，光纤长度30米到35米之间，根据不同管道直径监测需要，不锈钢封装盘1 大小不相同，敏感光纤裸纤2长度也会有区别；敏感光纤裸纤采用光纤熔接方式和铠装光纤4连接，铠装光纤输出导槽5采用回型设计，防止水份渗入传感器室内部，加工过程采用金属夹头和密封胶对铠装光纤4的周围进行密封和固定，对外接口采用光纤尾纤连接，保证施工方便。

本实用新型所述的传感器安装在管道上，不锈钢封装盘1上部有封盖6 采用防水密封胶和锁紧螺栓9紧固连接，铠装光纤输出导槽5位于结构侧面，铠装光纤4从输出导槽5的孔间引出。在传感器下方有固定托板7采用紧固螺栓9和不锈钢封装盘1相连接，同时将圆圈形状的用于和管道紧固的金属薄板8固定到不锈钢封装盘1上。金属薄板8的两端打孔，方便根据不同管道孔径来调整安装方便，金属薄板8的另一端采用紧固螺栓9固定在固定托板7的下方。金属薄板8将管道10包裹紧固，实现振动信号的可靠传递。铠装光纤4和分布式传感光纤连接。

本实用新型在使用时如图4所示，单模光纤11将多个装夹到管道10的振动传感器串联连接起来，由分布式光纤传感器系统进行泄露监测和定位。

本实用新型公布一种能够安装在管道上的基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，采用光纤拾取振动信号，采用新型光纤干涉原理构建传感器，将集成的光纤回路布置成二维坐标形式，由于管道泄漏会产生振动和噪声，传感器自动识别振动信号，对泄漏点进行定位。根据管道泄露振动噪声分布和相位特征识别管道泄漏并确定泄漏点的位置。通过对输水管道和输油管道的泄漏数值计算发现，管道泄漏时管道振动信号参数首先发生变化(会产生高频谐波分量)，这一规律的发现为泄漏识别方法的提出提供了依据。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：包括封装盘(1)，封装盘(1)外部设有外衬包层(3)，所述封装盘(1)内设有敏感光纤裸纤(2),所述封装盘(1)内部中心处设有十字形槽，所述敏感光纤裸纤(2)沿十字型槽内壁环绕，所述封装盘(1)侧面还设有输出导槽(5)，所述敏感光纤裸纤(2)通过输出导槽(5)连接铠装光纤(4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：所述封装盘(1)上设有螺栓连接孔。

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：所述封装盘(1)上部设有封盖(6)，所述封盖(6)与所述封装盘(1)通过密封胶密封，所述封盖(6)上还设有与所述螺栓连接孔对应的连接孔。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：所述封装盘(1)下方设有固定托板(7)，所述固定托板(7)上设有螺栓连接孔。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：所述固定托板(7)下方连接金属薄板(8)。

6.根据权利要求5所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：所述金属薄板(8)两端均设有螺栓连接孔。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：所述敏感光纤裸纤(2)与所述铠装光纤(4)通过熔接方式连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器，其特征在于：所述输出导槽(5)采用回型结构。