分布式光纖感溫機理及其管道檢漏應用研究.pdf

1、管道輸運作為液態(tài)和氣態(tài)物料重要的輸送手段，在各行各業(yè)中具有廣泛地應用，對現(xiàn)代社會的生活、建設和發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，并隨之也帶來巨大的安全挑戰(zhàn)，其中管道泄漏正是長期以來影響管道輸運安全的頑疾之一。因此，管道檢漏技術的研究和應用一直受到業(yè)界的普遍重視，業(yè)已發(fā)展了眾多的技術手段，其中根據(jù)泄漏點局部溫度突變而實施的分布式光纖管道檢漏技術，由于具有監(jiān)測范圍廣、實時性高、成本低廉和在線監(jiān)測能力強等諸多技術優(yōu)勢，成為目前最具發(fā)展?jié)摿蛷V闊應用前景的方法

2、之一。但是，該技術在測溫精度及其空間分辨率以及溫變因果關系判別即溫度場解耦等方面仍存在較大的挑戰(zhàn)?；谝陨媳尘?，本學位論文提出開展分布式光纖感溫機理及其管道檢漏應用的研究。在系統(tǒng)了解光纖傳光特性及分布式光纖感溫機理的基礎上，重點開展提高光纖測溫精度及其空間分辨率以及溫度場解耦等關鍵技術的研究，發(fā)展一種基于激光編碼和區(qū)間定標的高性能光纖測溫技術，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)復雜耦合溫度場的分類識別。同時，研發(fā)出一套基于分布式光纖測溫的管道檢漏系

3、統(tǒng)，開展相關實驗和應用研究。本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點在于:
　　第一章，闡述管道物料輸運及開展管道檢漏的重要意義，系統(tǒng)了解分布式光纖測溫及檢漏應用相關技術的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，分析面向管道檢漏應用的分布式光纖測溫技術存在的問題，為本文的研究指明方向，并對各章節(jié)的研究內(nèi)容進行安排。
　　第二章，分析光纖傳光特性及基于拉曼散射的分布式光纖測溫機理，實現(xiàn)分布式光纖測溫的理論建模。同時，在確定管道檢漏系統(tǒng)功能和性能目標的基礎上，完

4、成基于分布式光纖測溫的管道泄漏檢測系統(tǒng)總體方案的設計，并凝練出有待解決的關鍵技術。
　　第三章，開展分布式光纖高性能測溫技術的研究。在基于采樣積分進行信號預處理的基礎上，采用激光脈沖編碼優(yōu)化空間分辨率，并采用分區(qū)間溫度定標策略及空間溫度場多段擬合模型改善測溫精度，有效提升分布式光纖的測溫性能。
　　第四章，開展基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的溫度場識別技術研究。根據(jù)溫度場的漸變特性及通過對溫度信號相關性的分析，利用霍特林變換實現(xiàn)溫度場特征

5、參數(shù)的提取。同時，針對溫度耦合因素的模糊特性，在確定Takagi-Sugeno模糊神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及其學習算法的基礎上，發(fā)展一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的溫度場識別技術，實現(xiàn)復雜耦合溫度場的識別，有效明確管道局部溫度突變的因果關系，從而提高管道檢漏的魯棒性。
　　第五章，采用分布式體系結(jié)構(gòu)、模塊化設計策略，以光纖為感溫部件，在研發(fā)激光信號發(fā)射、接收調(diào)理和數(shù)字化等硬件模塊以及相關軟件模塊的基礎上，完成系統(tǒng)的集成，研發(fā)出一套基于分布式光纖測溫的管