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基于分布式光纤传感的管道健康监测研究
| 论文题名： | 基于分布式光纤传感的管道健康监测研究 |
| 关键词： | 管道运输;健康监测;光纤传感器;分布式结构 |
| 摘要： | 管道运输已成为现代工业和国民经济的命脉。随着管道输送工业的发展，输送管网老化程度严重，加上不可避免的腐蚀、磨损和人为破坏等因素，在役管道安全问题日益严重。但其一般位于隐蔽的海底和地下，监测评价不易实施。因此，研究安全可行的管道无损健康监测技术具有极为重要的现实意义。针对管道布设环境的要求，结合光纤传感器抗电磁干扰能力强、耐高温、耐高压、耐腐蚀、可在恶劣环境下进行长距离、分布式的准确测量的优点，本文着重研究基于分布式光纤传感器的管道健康监测技术，使我们不论对海底管线还是埋地管道都能进行有效的健康监测。论文主要工作包括以下几个方面: (1)概括介绍了管道运输背景和现状，同时对当前常用的管道健康监测方法进行简述。 (2)介绍了分布式光纤传感器的基本理论和光散射基本原理。利用布里渊散射能实时精准的测量应变，利用拉曼散射能实时精准的测量温度。探讨利用应变和温度两个物理量对海底管线和埋地管道的腐蚀和泄漏进行监测的方法。 (3)进行针对海底管道内壁均匀腐蚀的分布式监测方法研究。研究采用布里渊光时域技术进行监测，将管道内壁均匀腐蚀的监测问题转化为管道环向应变变化的监测问题。本次测量采用精准度较高的裸光纤作为传感光纤对管道模型进行环向应变监测，同时采用传统的电阻应变片进行环向应变监测，并进行相应的数值模拟，三者结果吻合较好，说明此分布式监测方法准确和可行。 (4)进行利用温度场变化进行管道泄漏分布式监测的方法研究。研究采用分布式光纤测温技术进行管道泄漏的监测，将管内液体泄漏监测问题转化为管道周边介质温度场变化的探测问题，可实现管道沿途任意位置泄漏的分布式探测。通过模型试验对方法的可行性进行了研究，得出了此方法的实现方案以及适用条件。 (5)进行简单的管道泄漏温度场变化数值模拟，根据实际工况进行加载，更直观地看到泄漏后的温度场变化，侧面反应了对温度场进行监测的可行性，为管道泄漏的分布式测温监测方法提供一定的理论依据。 本论文得到的一些定性和定量的结论，有助于管道泄漏的事前监测和事后早期发现，同时，对管道泄漏的实时监测和定位具有积极意义。 |
| 作者： | 张晓威 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 冯新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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