油气管道位移光纤安全监测技术定位理论及预警信号特征研究

管道安全分布式光纤监测系统利用分布式光纤振动传感器两端检测信号的时间差确定管道沿线所发生事件位置,时间差的精度决定对异常事件事发点的定位精度;系统拥有较高的灵敏度,可对1.5 km内敲击、落石、滚石及人工挖掘等威胁管道安全的事件进行报警;事件的定位有一定的误差,对抢修有一定的指导意义。     

分布式光纤传感瓦斯气体系统的研究

根据激光吸收光谱技术原理,瓦斯气体分子在一定的波段对光有吸收特性,使光谱具有显示瓦斯的特性,通过比较,反演出瓦斯气体在矿井中的浓度。分布式光纤传感瓦斯气体系统是利用空分复用技术,采用多个气体吸收型光纤传感器,并通过谐波检测技术对瓦斯信号进行处理。试验研究表明,该传感器的精确度和稳定性均可满足实际要求,该系统只有光纤在井下,所有的电子处理设备全部在地面,因此,安全性得到了极大的提高,适用于我国煤矿瓦斯监测预警的在线、实时的快速系统。     

光纤感温火灾探测系统在矿业储存和 运输过程中的应用

本文介绍了光纤传感器的发展历程及光纤感温火灾探测系统工作的基本原理。结合光纤在矿业火灾探测中所拥有的本质优势和工程应用特点,重点谈论了分布式光纤感温火灾探测技术在煤炭储存过程中火灾探测的应用可行性。分析表明光纤在火灾探测中的空间分辨、温度分辨、时间分辨等监测指标具有高效和精准特性,这些特性适用于煤炭储存过程中防治煤炭自燃工程的应用。光纤火灾探测技术的的应用,为煤炭储存过程中自燃问题的防治提供了一种新的监测方法。     

分布式光纤测温系统在公路隧道火灾探测中 响应特性研究

随着交通运输的快速发展,公路隧道火灾监测与报警越来越重要。目前分布式光纤测温系统已被广泛应用到隧道火灾的监测中,外界风速和隧道断面对火灾监测有一定的影响。该文通过FDS数值模拟和全尺寸实验模拟不同高度的公路隧道发生火灾时,分布式光纤测温系统的报警响应情况。结果表明：在外界风力作用下,传感器的报警位置发生显著偏移;随着隧道高度的增加,分布式光纤感温火灾探测系统报警响应时间延长,可能会不报警。     

小小光纤引发煤矿安全监测的技术革命

山东省科学院激光研究所利用自己多年从事光纤传感研究所取得的科研成果,结合光纤光栅测温技术和压力传感技术,采用自主研发的高可靠性全光纤瓦斯、一氧化碳气体传感器,首次将瓦斯、一氧化碳、分布式温度等综合参数集成,研制了“全光纤煤矿采空区火灾监测预警系统”,实现了全光纤的煤矿采空区火灾的多参数预测预报。     

基于光纤光栅的斜拉索振动参数监测实验研究

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件 ,对其动力特性进行监测具有重要意义。斜拉索工作条件恶劣 ,现有的测试方法难以实现长期在线监测 ,实现斜拉索的振动在线测量 ,传感器是问题的关键。光纤光栅传感器具有极其优良的稳定性 ,已被证实适用于长期监测 ,在结构监测领域具有非常广泛的应用前景。笔者提出了一种基于光纤光栅传感器的斜拉索动力特性在线监测方法 ,建立了用光纤布拉格光栅作传感器监测斜拉索振动的测量模型 ,为验证该模型建立了模拟试验装置 ,在实验室进行了模拟实验研究 ,并将光纤光栅和传统的电阻应变片两种测量方法进行了实验对比。与传统测试手段相比 ,该方法结构简单 ,成本低 ,并能实现斜拉索动力特性的长期在线监测。     

基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统

根据FBG传感器的应变、振动和冲击特征,报道了一种基于准分布式FBG传感器的入侵报警系统.首先根据小波降噪原理和小波多尺度边缘检测的方法分别进行降噪和报警信号分割,同时对分割信号分类和特征分析以进行报警判断和识别;其次分析了入侵监测系统的五种报警模式;最后根据LabVIEW开发了入侵报警软件.经过实验证明入侵报警系统能够完成自动、实时报警和报警定位.     

法布里-珀罗光纤传感器在桥梁健康监测中的应用

对桥梁实施监测 ,是诊断桥梁健康状况的主要手段 ,现代传感技术和计算机技术的发展 ,使桥梁健康状态的实时监测变为可能。笔者分析了法布里 -珀罗光纤传感器的基本原理和特性 ,设计了一种法布里 -珀罗应变测试系统 ,并在预应力混凝土连续桥梁上与电阻式应变传感器进行了应变对比测试试验。试验结果表明 ,法布里 -珀罗光纤传感器对环境温度不敏感 ,易与钢筋、混凝土复合 ,适用于桥梁结构的应变测试 ,可用于桥梁健康状态的在线监测     

压力管道薄弱部位的光纤Bragg 光栅应变监测技术研究

为预防压力管道泄漏或者恶性爆管事故的发生,采用光纤Bragg光栅传感器对压力管道薄弱部位进行表面应变监测,实现对压力管道爆管事故的安全监控。采用一段定制加工的实验压力管道,首先采用ANSYS 软件对压力管道进行了应变建模和有限元分析,得到压力管道的 L 型、U 型和 T 型接头等薄弱部位的应力分布,然后在应力集中区贴装光纤 Bragg 光栅传感器,对表面应变进行实时测试,测试结果经过应变传递误差修正之后,与理论值和电阻应变片结果进行比对,证实了光纤 Bragg 光栅传感器对压力管道薄弱部位安全监测的可行性。     

基于光纤传感的长输管道破坏预警技术研究

针对油气管道第三方破坏的威胁,提出了一种基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤振动预警系统,分析了其用于油气管道安全预警的关键技术,并在某原油输送管道现场进行了测试应用。应用结果表明,系统可以准确监测管道附近的人为挖掘,通过多参量模式识别算法可使系统有效区分人为挖掘和干扰信号。     

无线传感器网络应用综述

无线传感器网络是目前研究的热点,也是未来的高技术之一,它是传感器技术、嵌入式系统技术、MEMS技术[16]、分布式信息处理技术[17]及无线通信技术[18]等多学科的交叉综合学科.无线传感器网络技术发展非常迅速,研究的内容非常广泛,已取得丰硕的理论和应用成果,但许多问题正在研究之中,由于无线传感器网络的诸多优点,使之具有了广阔的市场应用前景.本文主要针对无线传感器网络在各行业的应用情况进行了分析,并针对具体项目分析了应用中的优缺点,为进一步研究并拓展无线传感器网络的应用范围提供理论指导.     

基于拉曼散射的分布式光纤定温与差温探测方法

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统应用于火灾监测有独特的优势,弥补了传统感温探测器的不足。介绍了基于拉曼散射的测温原理及基于光时域的空间定位原理,并进行了火灾预警实验,实验结果表明当建筑物高度在一定范围内,基于拉曼散射的分布式光纤测温系统可以很好地实现火灾预警功能。     

分布式光纤火灾探测系统敷设间距研究

通过开展真实火灾实验和数值模拟研究,考察隧道内温度变化情况,对比分析不同高度的分布式感温光纤对温升或温差的响应规律,进一步研究光纤敷设间隔与隧道高度的关系。结果表明,光纤敷设的最大间隔应随着隧道高度的增加而逐渐减小。最后,对照国内各地方标准及其他国家的标准规定,得到不同敷设高度感温光纤对应的最优光纤敷设间距。该研究结果对分布式光纤火灾探测系统的实际应用有一定指导作用。     

分布式光纤在栈桥监测中的应用分析

为解决传统监测方法在大型基坑支撑结构监测中难度大、效率低、误差大等问题,提出利用分布式传感监测技术对太原火车站调蓄池桁架支撑体系栈桥应力、应变进行监测。基于布里渊光时域反射技术(BOTDR)的测量原理和优点,设计应用一套分布式栈桥监测系统,对栈桥扰动下测试和长期变形监测。结果表明,基于BOTDR技术的栈桥分布式光纤监测系统能够准确地反映支撑体系中栈桥的变形情况,具有显著优势,可满足栈桥变形长期监测和早期安全预警。     

光纤光栅监测技术在桥涵加固中的应用

在土木工程领域,光纤智能健康监测方法是对建筑物或构筑物的健康状况进行检测的一种新方法.采用200 mm×300 mm×3 000mm试件,对比试验研究桥梁监测中广泛应用的振弦传感器与布拉格光栅传感器.结果表明,布拉格光栅传感器具有更好的检测精度、线性响应和重复性.根据光纤光栅传感器的应变传感特性标定试验,在武黄高速公路的典型桥涵中布设光栅传感器,采集分析加固前后静载试验工况下底部钢筋以及桥涵加铺层钢筋的应变数据,评估高速公路桥梁加固效果,并对桥涵结构进行长期监测.监测结果表明,埋入的光纤光栅可方便地监测桥涵安全状况,其稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康的要求.同时,根据光纤光栅传感技术在桥梁监测中的应用实践,探讨了其在桥梁监测中应用所面临的一些关键问题及解决途径.     

基于光纤光栅传感的隧道火灾热传递特性测试

基于光纤光栅的感温传感技术对隧道火灾准确、快速报警的影响因素中,除了传感器的响应时间、精度等自身参数外,着火点向四周的热能传递特点、不同的风载条件下的热能传递特点等对传感器的测量输出有着重要影响。通过隧道现场试验对上述问题开展研究,得到了火灾热源与传感器在不同距离下传感器感知到的热能分布特性,以及在不同风速载荷下隧道内温度的分布和扩散特性。结果表明,光纤光栅探测器温升梯度的稳定态值与探测器到热源之间的距离成指数关系。在风载为3 m/s时,着火点的热辐射峰值点沿风向下偏了约5 m;风载为5 m/s时,下偏距离达到10 m,为更加合理的火灾传感器设置提供科学依据。     

分布式光纤感温火灾探测系统在地铁隧道的应用

简要介绍了后向拉曼散射的测温技术及光时域反射技术,阐述了分布式光纤感温火灾探测系统的技术原理、系统框架及主要特点。针对当前城市地铁火灾安全问题,设计了一种应用于地铁区间隧道的分布式光纤感温火灾探测系统,结合该系统在某地铁隧道中的实际应用情况,说明了其在地铁区间隧道中的布网方式及工程实施方案。经在该地铁的试运行,发现该系统的实际运行情况良好,实现了设计初的技术指标。该系统在预防地铁区间隧道火灾、保证地铁隧道安全方面起着重要的作用。     

光纤Bragg光栅传感器实现斜拉桥索力实时监测的研究

民用工程结构的健康监测 ,日益引起人们的重视 ,光纤传感技术 ,尤其是光纤光栅传感技术 ,因其易构成高性能、低成本的传感器阵列 ,并在结构监测应用工程中 ,具有巨大的潜力。笔者介绍一种斜拉桥索力实时监测的新方法即光纤光栅法。将光纤光栅刚性粘贴于传感头外表面上 ,使传感头承受拉索的索力 ,通过对光纤光栅波长移动量 (Δλb)的解调 ,以测出索力的大小。通过实验结果与理论分析证明 ,该测试系统具有结构简单、测量范围大、稳定性和线性度好等特点 ,该监测系统既可用于斜拉桥施工阶段的索力测定 ,也可以用于在役斜拉桥结构的长期安全监测。     

光纤光栅(FBG)传感器在尾矿库在线监测中的应用

光纤光栅(FGB)传感器已经广泛应用于水利工程监测中,在尾矿库在线监测系统中的应用也在逐步增多。为提高某尾矿库在线监测系统的抗干扰和运行稳定性,某尾矿库在线监测系统工程采用以光纤光栅传感器作为主要采集设备。应用结果表明:光纤光栅传感设备的突出优点是运行稳定性好、抗干扰能力强,测量精度满足使用要求;明显不足是安装条件要求高,前期投入较高。     

基于小波变换风力发电机组振动安全监测系统设计

针对风力发电机组运行过程中产生的振动对机组带来的安全危害,讨论了风力发电机组振动测量的要求及对振动传感器的要求,分析发电机组振动的频率范围,简要介绍了小波变换及其算法,研究利用小波变换将加速度振动传感器测量的风力发电机组振动信号分解到不同尺度,在LabVIEW软件平台上设计了一套机组振动安全监测系统。系统主要由传感器系统、数据采集与预处理系统、振动数据分析处理系统三部分组成,实现对振动信号的实时监控。介绍了振动测量方案,提出了硬件和软件设计方法,给出了系统构成和程序设计流程图。系统进行了仿真测试,验证了系统的可靠性。