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原文传递分布式光纤感温机理及其管道检漏应用研究

论文题名：	分布式光纤感温机理及其管道检漏应用研究
关键词：	管道检漏;分布式光纤测温;在线检测系统;硬件结构;软件开发;模糊神经网络;温度场;分类识别
摘要：	管道输运作为液态和气态物料重要的输送手段，在各行各业中具有广泛地应用，对现代社会的生活、建设和发展产生巨大影响，并随之也带来巨大的安全挑战，其中管道泄漏正是长期以来影响管道输运安全的顽疾之一。因此，管道检漏技术的研究和应用一直受到业界的普遍重视，业已发展了众多的技术手段，其中根据泄漏点局部温度突变而实施的分布式光纤管道检漏技术，由于具有监测范围广、实时性高、成本低廉和在线监测能力强等诸多技术优势，成为目前最具发展潜力和广阔应用前景的方法之一。但是，该技术在测温精度及其空间分辨率以及温变因果关系判别即温度场解耦等方面仍存在较大的挑战。基于以上背景，本学位论文提出开展分布式光纤感温机理及其管道检漏应用的研究。在系统了解光纤传光特性及分布式光纤感温机理的基础上，重点开展提高光纤测温精度及其空间分辨率以及温度场解耦等关键技术的研究，发展一种基于激光编码和区间定标的高性能光纤测温技术，并利用模糊神经网络实现复杂耦合温度场的分类识别。同时，研发出一套基于分布式光纤测温的管道检漏系统，开展相关实验和应用研究。本文主要研究内容及创新点在于: 　　第一章，阐述管道物料输运及开展管道检漏的重要意义，系统了解分布式光纤测温及检漏应用相关技术的研究现状及其发展趋势，分析面向管道检漏应用的分布式光纤测温技术存在的问题，为本文的研究指明方向，并对各章节的研究内容进行安排。　　第二章，分析光纤传光特性及基于拉曼散射的分布式光纤测温机理，实现分布式光纤测温的理论建模。同时，在确定管道检漏系统功能和性能目标的基础上，完成基于分布式光纤测温的管道泄漏检测系统总体方案的设计，并凝练出有待解决的关键技术。　　第三章，开展分布式光纤高性能测温技术的研究。在基于采样积分进行信号预处理的基础上，采用激光脉冲编码优化空间分辨率，并采用分区间温度定标策略及空间温度场多段拟合模型改善测温精度，有效提升分布式光纤的测温性能。　　第四章，开展基于模糊神经网络的温度场识别技术研究。根据温度场的渐变特性及通过对温度信号相关性的分析，利用霍特林变换实现温度场特征参数的提取。同时，针对温度耦合因素的模糊特性，在确定Takagi-Sugeno模糊神经网络结构及其学习算法的基础上，发展一种基于模糊神经网络的温度场识别技术，实现复杂耦合温度场的识别，有效明确管道局部温度突变的因果关系，从而提高管道检漏的鲁棒性。　　第五章，采用分布式体系结构、模块化设计策略，以光纤为感温部件，在研发激光信号发射、接收调理和数字化等硬件模块以及相关软件模块的基础上，完成系统的集成，研发出一套基于分布式光纤测温的管道泄漏在线检测系统，并进行实验研究，达到实用化水平。　　第六章，总结本文的研究内容及取得的成果，并对下一阶段的研究工作进行展望。
作者：	楼锴毅
专业：	机械制造及其自动化
导师：	杨克已
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文