基于光纖光柵應(yīng)變箍的管道健康監(jiān)測(cè).pdf

1、管道健康監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于及時(shí)了解管道安全運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。隨著新型材料、新型傳感器的不斷發(fā)展，各種管道檢測(cè)及監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文提出一種利用環(huán)向應(yīng)變進(jìn)行管道腐蝕監(jiān)測(cè)以及管道泄漏定位的方法，同時(shí)，為了滿足監(jiān)測(cè)需求，開(kāi)發(fā)了一種用于測(cè)量管道環(huán)向平均應(yīng)變的光纖光柵應(yīng)變箍傳感器。圍繞上述監(jiān)測(cè)理論及傳感技術(shù)，本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作:
　　(1)管道腐蝕引起的壁厚減小和管道泄漏引起的壓力突降均會(huì)使管

2、道環(huán)向應(yīng)變發(fā)生變化。本文提出了一種利用環(huán)向應(yīng)變?cè)u(píng)價(jià)管道均勻腐蝕及局部腐蝕，以及進(jìn)行管道泄漏監(jiān)測(cè)和定位的方法。探討了環(huán)向平均應(yīng)變相比于單點(diǎn)測(cè)量對(duì)于管道腐蝕評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)，利用有限元軟件分析了管道環(huán)向平均應(yīng)變對(duì)于局部腐蝕的敏感性。而基于環(huán)向應(yīng)變的管道泄漏監(jiān)測(cè)方法中，包括用于常規(guī)泄漏量的負(fù)壓波時(shí)間差定位法，以及用于泄漏量較小情況的負(fù)壓波能量衰減定位法。本文通過(guò)鋼管道模型和PVC管道模型分別進(jìn)行了腐蝕和泄漏模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證了文中提出方法的有效性。

3、r>　　(2)為滿足管道環(huán)向應(yīng)變監(jiān)測(cè)要求，開(kāi)發(fā)了一種光纖光柵應(yīng)變箍傳感器，可用于監(jiān)測(cè)管道的環(huán)向平均應(yīng)變進(jìn)而評(píng)價(jià)管道腐蝕程度，且具有監(jiān)測(cè)泄漏過(guò)程所引起的環(huán)向應(yīng)變動(dòng)態(tài)變化的能力。本文對(duì)自行研制封裝的光纖光柵應(yīng)變箍傳感器進(jìn)行了靈敏度、穩(wěn)定性等方面的測(cè)試，分析了其在管道健康監(jiān)測(cè)中的有效性和實(shí)用性。設(shè)計(jì)中還包括一種預(yù)拉伸夾持裝置，可使傳感器與管道結(jié)構(gòu)保持一致變形。
　　(3)利用特征線法，分析了管道泄漏后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，管道沿線的環(huán)向應(yīng)變分

4、布。結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了一種基于管道沿線穩(wěn)態(tài)環(huán)向應(yīng)變分布的管道泄漏定位方法。分析比較了不同環(huán)向應(yīng)變測(cè)點(diǎn)數(shù)量、隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，該定位方法對(duì)于管道泄漏位置判斷的準(zhǔn)確率，獲得了最優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還通過(guò)疊加干擾信號(hào)證明了該方法對(duì)噪聲干擾具有較好的抑制能力。
　　(4)由于環(huán)向應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置靈活，通過(guò)布設(shè)一定數(shù)量的環(huán)向應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，可使管道的目標(biāo)檢測(cè)泄漏量的限值大幅降低。本文利用數(shù)學(xué)模型分析了管道泄漏發(fā)生后的負(fù)壓波能量衰減規(guī)律