一种干涉型分布式光纤的海洋顶部张紧立管泄漏监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种海洋立管结构健康监测装置，尤其是一种干设型分布式光纤的海 洋顶部张紧立管泄漏监测装置。
【背景技术】
[0002] 海洋平台立管作为海洋平台与海底井口间的主要连接器件，是海洋结构系统中薄 弱易损的构件之一，其下端一般直触海床，上端则连接与海洋平台或钻探船舶的油气设施。 顶部张紧立管是指在立管顶部施加初始张力，使其沿布置高度出于受拉状态，在各种类型 的平台中都有广泛应用。在实际工作海况中，海洋立管内部一般有高压油或气通过，外部承 受海流、波浪、海生物撞击、顶端浮体等复杂环境，同时立管系统的建成将使其周围的波浪 和水流条件发生改变，对管道局部冲刷，导致管线泄漏或断裂，发生油气泄漏，造成严重的 环境污染，W及危及其他设施的安全等。因此海洋平台立管监测问题成为备受关注的热点。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种干设型分布式光纤的海洋顶部 张紧立管泄漏监测装置，通过一套装置形成六个干设仪，可同时将运六个干设仪的四条传 感光纤布放于管道沿线上，且彼此相隔90度角，实现海洋立管周向的泄漏及断裂等监测，此 装置的灵敏度高，漏警率低，监测管道沿线所发生的可能造成管道泄漏的事件，并及时发出 预报警和准确定位，且运行可靠。
[0004] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：一种干设型分布式光纤的海洋顶部 张紧立管泄漏监测装置，包括第一光路系统、第二光路系统、信号处理系统和分布式光纤传 感系统;第一光路系统包括第一宽带光源Al、第一 1 X 2禪合器A2、第一2 X 2禪合器A3、第二2 X 2禪合器A4、第二1 X 2禪合器A5、第一 1 X 3禪合器A6、第二1 X 3禪合器A7、第一延迟光纤 E5、第一相位调制器Fl、第二延迟光纤E6和第二相位调制器F2;第二光路系统包括第二宽带 光源Bl、第S1 X 2禪合器B2、第S2 X 2禪合器B3、第四2 X 2禪合器B4、第四1 X 2禪合器B5和 第=1 X 3禪合器B6、第四1 X 3禪合器B7、第=延迟光纤E7、第=相位调制器F3、第四延迟光 纤E8和第四相位调制器F4;信号处理系统包括六根单模光纤Gl~G6、第一光电探测器模块 C5、第二光电探测器模块C6、第一信号解调模块C3、第二信号解调模块C4、A/D采集模块C2和 计算机Cl;分布式光纤传感系统包括第一传感光纤El、第二传感光纤E2、第一法拉第旋转镜 D1、第二法拉第旋转镜D2、第S传感光纤E3、第四传感光纤E4、第S法拉第旋转镜D3和第四 法拉第旋转镜D4,其中第一传感光纤EU第一法拉第旋转镜Dl和第二传感光纤E2、第二法拉 第旋转镜D2与第一光路系统连接形成=个干设仪，第=传感光纤E3、第=法拉第旋转镜D3 和第四传感光纤E4、第四法拉第旋转镜D4与第二光路系统连接形成=个干设仪。
[000引所述的第一光路系统的第一宽带光源Al通过第一IX 2禪合器A2的两输出端分别 与第一2 X 2禪合器A3的第二端口和第二2 X 2禪合器A4的第二端口连接，第一2 X 2禪合器A3 的第一端口通过第一单模光纤Gl连接到第二光电探测器模块C6，第一2 X 2禪合器A3的第S 端口通过第一延迟光纤E5与第一I X 3禪合器A6的第一端口连接，第四端口通过第一相位调 制器Fl与第一 1 X 3禪合器A6的第二端口连接，第一 1 X 3禪合器A6的第S端口与第二1 X 2禪 合器A5第二端口连接，第四端口通过第一传感光纤El连接第一法拉第旋转镜Dl;第二2 X 2 禪合器A4第一端口通过第二单模光纤G2连接至第二光电探测器模块C6，第二2 X 2禪合器A4 的第S端口通过第二延迟光纤E6与第二1 X 3禪合器A7第一端口连接，第四端口通过第二相 位调制器F2与第二1 X 3禪合器A7第二端口连接，第二1 X 3禪合器A7的第S端口与第二1 X 2 禪合器A5的第=端口连接，第四端口通过第二传感光纤E2连接第二法拉第旋转镜D2，第二1 X 2禪合器A5第一端口通过第S单模光纤G3连接至第二光电探测器模块C6;第二光路系统 的第一宽带光源Bl通过第S2 X 2禪合器B2的两输出端分别与第S2 X 2禪合器B3的第二端 口和第四2 X 2禪合器B4的第二端口连接，第S2 X 2禪合器B3的第一端口通过第六单模光纤 G6连接到第一光电探测器模块巧，第=2 X 2禪合器B3的第=端口通过第=延迟光纤E7与第 Sl X 3禪合器B6第一端口连接，第四端口通过第S相位调制器F3与第Sl X 3禪合器B6第二 端口连接，第立1 X 3禪合器日6第立端口与第四1 X 2禪合器B5第二端口连接，第立1 X 3禪合 器B6的第四端口通过第=传感光纤E3连接第=法拉第旋转镜D3;第四2 X 2禪合器B4第一端 口通过第五单模光纤G5连接至第一光电探测器模块巧，第=端口通过第四延迟光纤E8与第 四1X3禪合器B7第一端口连接，第四端口通过第四相位调制器F4与第四1X3禪合器B7第二 端口连接，第四1 X 3禪合器B7第=端口与第四1 X 2禪合器B5第=端口中连接，第四1 X 2禪 合器B5第一端口通过第四单模光纤G4连接至第一光电探测器模块巧，第四1 X 3禪合器B7第 四端口通过第四传感光纤E4连接第四法拉第旋转镜D4;信号处理系统的第一光电探测器模 块巧输出端通过第一信号解调模块C3连接到A/D采集模块C2,第二光电探测器模块C6输出 端通过第二信号解调模块C4连接到A/D采集模块C2，A/D采集模块C2的输出端接至计算机 Clo
[0006] 进一步地，所述的分布式光纤传感系统中的四根传感光纤分别沿管道长度方向布 置，与第一光路系统和第二光路系统连接共形成六个干设仪对管道沿线进行监测，四根传 感光纤分别彼此相隔90度角。
[0007] 进一步地，所述第一光路系统与第二光路系统分别从相反方向向分布式光纤传感 系统中传输光信号，且第一光路系统和第二光路系统均置于密封容器内，布放于海洋立管 首尾位置处。
[0008] 进一步地，所述的信号处理系统的中第一信号解调模块C3和第二信号解调模块C4 均采用相位生成载波(PGC)解调法对信号进行解调；第一光电探测器模块巧、第二光电探测 器模块C4、第一信号解调模块C3、第二信号解调模块C4、A/D采集模块(C2)、计算机Cl布放于 海洋平台上，实时监测海洋立管运行状况。
[0009] 该装置的优点是:本系统采用了两对双直线型Sagnac光纤干设技术对海洋立管进 行实时监测，整个传感部分由四根独立的传感光纤构成(形成六个干设仪），可分别布放与 管道轴向相隔90度的位置处，解决了使用单根光纤时，当管径较大或泄漏口背离光纤方向 时，较难监测管道泄漏问题;利用第一光路系统与第二光路系统对海洋立管进行双向监测， 使得定位更加精确。
【附图说明】
[0010] 图I干设型分布式光纤的海洋顶部张紧立管泄漏监测装置示意图；
[0011] 图2管道泄漏点示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和实施例，详细说明本发明的技术方案。
[0013] 如图1所示，本发明一种干设型分布式光纤的海洋顶部张紧立管泄漏监测装置，包 括第一光路系统1、第二光路系统2、信号处理系统3和分布式光纤传感系统4;第一光路系统 1包括第一宽带光源Al、第一 1 X 2禪合器A2、第一2 X 2禪合器A3、第二2 X 2禪合器A4、第二1 X 2禪合器A5、第一 1 X 3禪合器A6、第二1 X 3禪合器A7、第一延迟光纤E5、第一相位调制器 Fl、第二延迟光纤E6和第二相位调制器F2;第二光路系统2包括第二宽带光源Bl、第Sl X 2 禪合器B2、第S2 X 2禪合器B3、第四2 X 2禪合器B4、第四1 X 2禪合器B5和第Sl X 3禪合器 B6、第四1 X 3禪合器B7、第=延迟光纤E7、第=相位调制器F3、第四延迟光纤E8和第四相位 调制器F4;信号处理系统3包括六根单模光纤Gl~G6、第一光电探测器模块巧、第二光电探 测器模块C6、第一信号解调模块C3、第二信号解调模块C4、A/D采集模块C2和计算机Cl;分布 式光纤传感系统4包括第一传感光纤E1、第二传感光纤E2、第一法拉第旋转镜D1、第二法拉 第旋转镜D2、第=传感光纤E3、第四传感光纤E4、第=法拉第旋转镜D3和第四法拉第旋转镜 D4，其中第一传感光纤E1、第一法拉第旋转镜D1和第二传感光纤E2、第二法拉第旋转镜D2与 第一光路系统1连接形成=个干设仪，第=传感光纤E3、第=法拉第旋转镜D3和第四传感光 纤E4、第四法拉第旋转镜D4与第二光路系统2连接形成=个干设仪。
[0014] 所述的第一光路系统1的第一宽带光源Al通过第一 1 X 2禪合器A2的两输出端分别 与第一2 X 2禪合器A3的第二端口和第二2 X 2禪合器A4的第二端口连接，第一2 X 2禪合器A3 的第一端口通过第一单模光纤Gl连接到第二光