CN213689403U - 一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统，包括：光纤柔性侦听探头，所述光纤柔性侦听探头设于管道外壁，由光发射器、环形器、柔性光纤、光接收器和单片机组成；信号发射器，所述信号发射器为无线或有线发射器，用于传输光纤信号；控制终端，所述控制终端用于储存及处理光纤信号。配备柔性侦听探头，适应现场环境的多样化；设备轻巧，安装简单，便于更换监测位置；非侵入式监测方式，柔性耦合，减少对管体的打磨，提升管道设备的安全性；采用光纤传感新技术，提升了数据的准确性。

Description

一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统

技术领域

本实用新型属于管道监测设备技术领域，特别是一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统。

背景技术

在管道输送流体介质的过程中，流体介质中夹带的砂砾会加剧设备以及管道的磨损，影响设备和管道的使用寿命，同时含有的砂砾会降低流体介质的纯度，影响后续使用。因此，有必要对管道以及设备中的砂砾含量进行监控。

现有的监控管道中的砂砾仪器通常为超声含砂检测仪，其能够实现管道的含砂监测，但是在使用过程中，申请人发现了其具有以下缺点：1、其侦听探头安装时，需要对管体防腐层进行打磨，增大了在役管道的运行风险，需要较高的耦合条件才能安装好探头；2、超声含砂监测仪侦听探头为硬质探头，对于大径管道或者小口径管道不能较好的贴合及侦听，影响侦听效果；3、超声含砂监测仪不能长期定点监测，数据储存量小、数据传输、设备控制未实现远程功能；4、成本较高。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型目的在于提供一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统，采用非侵入式接入，对管道无伤，同时对管道的贴合性较好。

本实用新型提供的技术方案是，一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统，包括

光纤柔性侦听探头，所述光纤柔性侦听探头设于管道外壁，由光发射器、环形器、柔性光纤、光接收器和单片机组成；

信号发射器，所述信号发射器为无线或有线发射器，用于传输光纤信号；

控制终端，所述控制终端用于储存及处理光纤信号。

在本实用新型的一个实施例中，所述光发射器由窄线宽光源、脉冲调制器和掺铒光纤放大器组成。

在本实用新型的一个实施例中，所述掺铒光纤放大器与柔性光纤的一端耦合连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述控制终端为移动终端或PC端。

在本实用新型的一个实施例中，所述柔性光纤外设有一层柔性不透光材料，所述柔性不透光材料用于隔绝外界光源对光纤光反射的影响。

在本实用新型的一个实施例中，所述光发射器、光接收器、单片机和信号发射器集成设置。

在本实用新型的一个实施例中，所述壳体内的空间为暗室。

在本实用新型的一个实施例中，所述柔性不透光材料和壳体上均设有紧固件。

本实用新型的有益效果是：

1、配备柔性侦听探头，适应现场环境的多样化；

2、设备轻巧，安装简单，便于更换监测位置；

3、非侵入式监测方式，柔性耦合，减少对管体的打磨，提升管道设备的安全性；

4、采用光纤传感新技术，提升了数据的准确性。

附图说明

图1为本实用新型结构放大示意图；

图2为本实用部分结构示意图；

图3为本实用新型总体结构示意图；

图中标记分别为：1柔性光纤，2窄线宽光源，3脉冲调制器，4掺铒光纤放大器，5环形器，6光电二极管，7放大器，8滤波器，9转换器，10柔性不透光材料，11单片机,12信号发射器，13壳体，14紧固件，15管道，16控制终端。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明。

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术使用者在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统，包括

光纤柔性侦听探头，光纤柔性侦听探头设于管道15外壁，由光发射器、环形器5、柔性光纤1、光接收器和单片机11组成；

具体的，光发射器由窄线宽光源2、脉冲调制器3和掺铒光纤放大器4组成，由窄线宽光源2发射具体具有某一窄谱的光，后经由脉冲调制器3将其变换为高频脉冲光，掺铒光纤放大器4将其信号放大；光信号在经过环形器5后进入柔性光纤1，柔性光纤1中的瑞利散射光沿光纤向后散射后被光接收器捕捉。光接收器由光电二极管6、放大器7、滤波器8和转换器9组成，反射后的瑞利散射光经光电二极管6转化为电信号，经过放大器7放大电信号和滤波器8滤波处理，最后被转换器9转换为数字信号。同时，上述设备都是本领域现有技术，因此在此未对其结构作出具体说明。

在本实用新型中，基于砂砾在管道中的特征部位因冲击管壁产生振动，这种振动传给柔性光纤1后，由于柔性光纤1中的光偏振态对温度、应变、振动等变化都极度敏感，用具有高相干性的窄线宽光源2检测到外界传感参数的变化，后通过解调系统采集到的散射光曲线数据可得到施加在柔性光纤1上的扰动或应变信息。

为了避免柔性光纤1的光信号受到外界因素干扰，在柔性光纤1外设有一层柔性不透光材料10，柔性不透光材料10用于隔绝外界光源对柔性光纤1光反射的影响。

信号发射器12，信号发射器12为无线或有线发射器，用于传输光纤信号；

具体的，在不同的地方，从成本以及时间考虑，采用不同的信号发射器12，在一些实施方式中，监测处位于4G网络信号较好的地方，或者环境对无线信号干扰较少的地方，可采用无线发射器的方式。在另一些实施例中，监测处位于野外或者人烟较少、网络信号较差的地方，此时可采用有线信号发射器。总之，根据实际情况设置不同的信号发射器12，但这些信号发射器12都是本领域中常用的，并无特殊之处，因此在本实施例中未特别说明其结构。

控制终端16，控制终端16用于储存及处理光纤信号。

具体的，控制终端16一般为移动终端或PC段，可从成本、接收数据的及时性以及便于管理等多方面取考虑应当设置何种控制终端16。控制终端16在接收到信号发射器12的信息后，将其储存并记录，同时，本领域技术人员应当知晓的是，控制终端16上还设有信号接收器、信号放大器及图像信号处理器等，这些都是现有技术中常用的设备，因此未作特殊说明。

在本实用新型中，光发射器、环形器5、柔性光纤1、光接收器、单片机11和信号发射器12集成设置于壳体13内，该壳体13内的空间形成一个暗室，避免光的传播受到影响。

在本实用新型中，柔性不透光材料10和壳体13上均设有紧固件14，在本实施例中，紧固件14为紧固带，用于将本设备固定于管道15上，使得本实用新型可以适用于多种不同类型的管径。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术使用者在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于分布式光纤的管道砂砾监测系统，其特征在于，包括

光纤柔性侦听探头，所述光纤柔性侦听探头设于管道外壁，由光发射器、环形器、柔性光纤、光接收器和单片机组成；

信号发射器，所述信号发射器为无线或有线发射器，用于传输光纤信号；

控制终端，所述控制终端用于储存及处理光纤信号。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述光发射器由窄线宽光源、脉冲调制器和掺铒光纤放大器组成。

3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述控制终端为移动终端或PC端。

4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述柔性光纤外设有一层柔性不透光材料，所述柔性不透光材料用于隔绝外界光源对光纤光反射的影响。

5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于，所述光发射器、光接收器、单片机和信号发射器集成设置壳体内。

6.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于，所述壳体内的空间为暗室。

7.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于，所述柔性不透光材料和壳体上均设有紧固件。

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