基于分布式光纤传感技术的智能管道系统设计

宋继红，李诗春

(1.长春大学电子信息工程学院，长春130022;2.长春高祥特种管道有限公司，长春130012)

0 引言

保证输油、输气管道的安全是管道作业关键问题之一，目前国内外应用于管线工程监测的技术和方法主要是传统的电测式传感器，受到布点数量的限制，无法全面反映管道的结构和功能情况。本文介绍一种采用塑料复合管道内部集成功能光纤的分布式温度和应力传感技术，在管道生产过程直接集成，在光纤端口采用FPGA系统实时采集管道运行参数，解决了目前国内外光纤传感和管道分别集成，工程施工难度较大且可靠性差的问题。这种分布式光纤传感器具有抗电磁干扰、防水、抗腐蚀和耐久性长等特点，管道端口的数据采集和处理系统单元可以准确测出光纤沿线任一点上的应力、温度等信息，克服了传统点式监测漏检的弊端，提高了监测成功率［1］。测温和测压系统采用基于受激布里渊散射的布里渊光时域分析技术(Brillouin Optical Time-Domain Analysis，简称BOTDA)，布里渊频移对压力敏感，但同时也对温度敏感，利用上述不同护套结构的光纤具有不同压力和温度灵敏度系数的特点，设计基于双通道分布式光纤布里渊频移的传感器，解决了压力和温度的交叉敏感问题，并实现了管道压力和温度的同时测量。

1 受激布里渊散射及其传感类型

布里渊散射(Brillouin-scattering)是非弹性散射，由于声波通过介质时所引起的折射率不均匀而产生的，受激布里渊散射过程是频率较高的泵浦光的能量向频率低的斯托克斯光转移的过程，布里渊散射也属于喇曼效应，即光在介质中受到各种元激发的非弹性散射［2］。……