一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器的製作方法
2023-12-09 22:43:36
專利名稱：一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器的製作方法
技術領域：
涉及領域本實用新型是一種用光纖光柵智能化傳感器埋覆在長輸油氣管道內壁對管道應力、應變、流速、流量、流壓、腐蝕、裂縫、油氣洩漏等參量進行實時在線、永久動態檢測的傳感器，具體地說，是一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器。
光纖光柵作為智能化結構的傳感器可以埋覆在被測物體和材料內部對壓強、溫度、應力、應變、流速、流量等諸多物理量實現多點分布、同時區分、實時在線、永久檢測。其檢測原理基本上是由被測物理量的變化而引起光纖光柵反射或透射譜的波長偏移、相位變化、偏振態變化及強度變化，通過解調這些光譜變化而達到對被測物理量的檢測目的。由於光纖光柵具有體積小、重量輕、耐腐蝕、抗電磁幹擾、易集成、結構簡單等許多本質優點，故自從20世紀70年代問世以來，受到國內外的普遍關注。人們竭力探索它光傳感檢測方面的應用。
本實用新型是這樣實現的包括寫光柵的光纖1、粘接劑2、封裝套管3、進口槽4、測應力光纖光柵5、測流壓光纖光柵6、活塞7，封裝套管3內置有光纖1、測應力光纖光柵5、測流壓光纖光柵6，測應力光纖光柵5、測流壓光纖光柵6在同一根光纖1上，光纖1與封裝套管3通過粘接劑2連接，封裝套管3上設有進口槽4，在測流壓光纖光柵6的端部有活塞7，測流壓光纖光柵6通過光纖連接器與活塞7固定連接。
本實用新型還採用如下技術方案測應力光纖光柵5緊貼於管道內壁，兩頭與封裝套管3通過粘接劑2密封粘接。
測流壓光纖光柵6在封裝套管3內隨活塞7可以同步軸向位移。
進口槽4的半徑φ為2～3mm的圓型小口，分別正對測流壓光纖光柵6。
活塞7與封裝套管3內壁形成動配合。
本實用新型的優點，(1)專用於傳感測試的光纖光柵較目前普遍使用的通信用光纖布拉格光柵具有較大的應變和溫度響應靈敏度，分別提高100倍。(2)該傳感器與目前在管道檢測中通用的機械應力應變法、聲波法、電磁感應法傳感器相比具有體積小、結構簡單、探測泛圍廣、靈敏度高等優點。埋覆在管道內壁，結合光纖網絡系統，可分布多個傳感器實現多點分布、多參量實時永久檢測。
具體實施本實用新型包括用於寫光柵的塗碳包層抗疲癆石英光纖1，耐高溫高強度光纖粘接劑2，聚醯胺基複合材料封裝套管3，包括內外壁半徑及選材，在套管上開的油氣進口槽4，測應力光纖光柵5與測流壓光纖光柵6及活塞7，在一根光纖1上的串連連接和封裝鋪設，測應力光纖光柵5的下面緊貼於管道內壁，兩頭與封裝套管3用耐高溫高強度光纖粘接劑2緊密封粘接，使該光柵與管道發生同步應變，感應管道應力應變，且不隨測流壓光柵6與活塞7產生軸向位移。測流壓光纖光柵6在封裝套管3隨活塞7發生同步軸向位移，感應管道流壓變化。
當管道壁發生裂變或腐蝕缺陷時，應力發生變化，引起粘接埋覆在管道壁上測應力光纖光柵5的軸向應力變化，近紅外光束傳入該光纖光柵時，其透射譜和反射譜的光學特性將發生變化，通過光纖網絡信號傳輸系統反饋到測控站進行信號解調，得出管道腐蝕裂變的情況。
當油氣流體流入進口槽4，作用在敏感元件測流壓光纖光柵6上，在活塞7的作用下引起光纖光柵軸向應力變化，改變了光纖光柵的反射和透射光譜特性，通過光纖網絡信號傳輸系統反饋到測控站進行信號解調，得出管道內油氣流體的流壓差，從而評定管道工作狀況。
權利要求1.一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器，包括光纖(1)、粘接劑(2)、封裝套管(3)、進口槽(4)、測應力光纖光柵(5)、測流壓光纖光柵(6)、活塞(7)，其特徵在於封裝套管(3)內置有光纖(1)、測應力光纖光柵(5)、測流壓光纖光柵(6)，測應力光纖光柵(5)、測流壓光纖光柵(6)在同一根光纖(1)上，光纖(1)與封裝套管(3)通過粘接劑(2)連接，封裝套管(3)上設有進口槽(4)，在測流壓光纖光柵(6)的端部有活塞(7)，測流壓光纖光柵(6)通過光纖連接器與活塞(7)固定連接。
2.根據權利要求1所述的一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器，其特徵在於測應力光纖光柵(5)緊貼於管道內壁，兩頭與封裝套管(3)通過粘接劑(2)密封粘接。
3.根據權利要求1所述的一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器，其特徵在於測流壓光纖光柵(6)在封裝套管(3)內隨活塞(7)可以同步軸向位移。
4.根據權利要求1所述的一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器，其特徵在於進口槽(4)的半徑為2～3mm的圓型小口，分別正對測流壓光纖光柵(6)。
5.根據權利要求1所述的一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器，其特徵在於活塞(7)與封裝套管(3)內壁形成動配合。
專利摘要一種用於油氣管道檢測的光纖光柵傳感器，包括寫光柵光纖1、粘接劑2、封裝套管3、進口槽4、測應力光纖光柵5、測流壓光纖光柵6、活塞7，封裝套管3內置有光纖1、測應力光纖光柵5、測流壓光纖光柵6，測應力光纖光柵5、測流壓光纖光柵6在同一根光纖1上，光纖1與封裝套管3通過粘接劑2連接，封裝套管3上設有進口槽4，在測流壓光纖光柵6的端部有活塞7、通過光纖連接器固定連接，傳感器的應力響應靈敏度為0.05～0.15nm/με，壓強響應靈敏度為0.10～0.20nm/Mpa。該傳感器埋覆在長輸油氣管道內壁配合光纖網絡信號傳輸系統對管道應力、應變、流速、流量、腐蝕、裂縫、油氣洩漏等參量實現多點分布、實時在現、永久動態檢測。
文檔編號G01D21/02GK2567548SQ0224612
公開日2003年8月20日 申請日期2002年9月13日 優先權日2002年9月13日
發明者喬學光, 李育林, 賈振安, 付海威, 趙大壯 申請人:西安石油學院