基于混合干涉型分布式光纤的T型燃气管道泄漏监测装置的制作方法

本发明涉及一种适用于T型燃气管道的泄漏监测装置，尤其是一种基于混合干涉型分布式光纤的T型燃气管道泄漏监测装置。

背景技术：

城市燃气管道是为城市各个用户输送燃气的能源通道，但是随着燃气管道埋地时间的增长，管道状况逐渐变差，使得管道容易发生泄漏或者爆炸等事故。因此，对管道的泄漏监测变的尤为重要。

管道在输气的过程中并非只是直线型的一条，往往有多条分支或者更加复杂的结构。但是目前的大部分技术都是以直线型管道的泄漏检测为主，对于这种特殊结构管道的安全控制与泄漏检测技术相对较少。

技术实现要素：

本发明目的在弥补以上所述的缺陷，提供了一种基于混合干涉型分布式光纤的T型燃气管道泄漏监测装置，本实用新型光路部分架构简单，成本低，传感系统光纤布放简单，方便，整个装置运行可靠，且能够对T型燃气管道进行实时监测。

本发明采用如下技术方案：包括光路系统1、分布式光纤传感系统2和信号处理系统3；

所述的光路系统1包括光源A1、第一1×3光耦合器A2、第一光环行器A3、第二光环行器A4、第三光环行器A5、第一1×2光耦合器A6、第一延迟光纤E1、第一相位调制器F1、第二1×2光耦合器A7、第二延迟光纤E2、第二相位调制器F2、第三1×2光耦合器A8、第三延迟光纤E3、第三相位调制器F3、第四1×2光耦合器A9、第五1×2光耦合器A10、第六 1×2光耦合器A11；

所述的分布式光纤传感系统2包括第一传感光纤G1、第二传感光纤G2、第三传感光纤 G3、第一法拉第旋转镜D1、第二法拉第旋转镜D2、第三法拉第旋转镜D3、固线器A12；其中，第一传感光纤G1和第一法拉第旋转镜D1、第二传感光纤G2和第二法拉第旋转镜D2、第三传感光纤G3和第三法拉第旋转镜D3分别形成三个干涉仪；

所述的信号处理系统3包括第一光电转换器B1、第二光电转换器B2、第三光电转换器 B3、第一解调模块C1、第二解调模块C2、第三解调模块C3、计算机C4；

其特征在于：

所述的光路系统1的光源A1与第一1×3光耦合器A2的一侧相连接，该第一1×3光耦合器A2另一侧的三个端口依次和第一光环行器A3的a1端口、第二光环行器A4的b1端口、第三光环行器A5的c1端口连接；

第一光环行器A3的a2端口与第一1×2耦合器A6的一侧连接，该第一1×2耦合器A6 的另一侧两端口分别通过第一延迟光纤E1和第一相位调制器F1与第四1×2耦合器A9一侧连接，第四1×2耦合器A9的另一侧端口通过第一传感光纤G1连接第一法拉第旋转镜D1，第一光环行器A3的a3端口通过第一单模光纤H1与第一光电转换器B1连接，第一光电转换器B1的输出端与第一解调模块C1连接，第一解调模块C1的输出端与计算机C4连接；

第二光环行器A4的b2端口与第二1×2耦合器A7的一侧连接，该第二1×2耦合器A7 的另一侧两端口分别通过第二延迟光纤E2和第二相位调制器F2与第五1×2耦合器A10一侧连接，第五1×2耦合器A10的另一侧一端口通过第二传感光纤G2连接第二法拉第旋转镜D2，第二光环行器A4的b3端口通过第二单模光纤H2与第二光电转换器B2连接，第二光电转换器B2的输出端与第二解调模块C2连接，第二解调模块C2的输出端与计算机C4连接；

第三光环行器A5的c2端口与第三1×2耦合器A8的一侧连接，该第三1×2耦合器A8 的另一侧两端口分别通过第三延迟光纤E3和第三相位调制器F3与第六1×2耦合器A11一侧连接，第六1×2耦合器A11的另一侧一端口通过第三传感光纤G3连接第三法拉第旋转镜D3，第三光环行器A5的c3端口通过第三单模光纤H3与第三光电转换器B3连接，第三光电转换器B3的输出端与第三解调模块C3连接，第三解调模块C3的输出端与计算机C4连接。

所述的分布式光纤传感系统中的三根传感光纤由固线器A12固定在T型管道交叉口处，再分别沿管道三个方向水平布置。

该装置的优点是：本装置运用了基于Sagnac和Mach-Zehnder干涉仪组合的混合型干涉技术对T型燃气管道进行泄漏监测。整个传感部分由固线器、三根独立的传感光纤和三个法拉第旋转镜构成(形成了三个干涉仪)，对T型管道进行了a、b、c三段的划分，将三根传感光纤分别布放在管道的a、b、c三段，大大提高了监测的效率和准确度。整个装置成本较低、布放方便，解决了传统检测装置只能对无分叉型管道进行泄漏监测的问题。

附图说明

图1混合干涉型分布式光纤的T型燃气管道泄漏监测装置；

图2 T型管道分段示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型的实施例，详细说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，一种基于混合干涉型分布式光纤的T型燃气管道泄漏监测装置，本装置包括光路系统(1)、分布式光纤传感系统(2)和信号处理系统(3)；

所述的光路系统(1)包括光源(A1)、第一1×3光耦合器(A2)、第一光环行器(A3)、第二光环行器(A4)、第三光环行器(A5)、第一1×2光耦合器(A6)、第一延迟光纤(E1)、第一相位调制器(F1)、第二1×2光耦合器(A7)、第二延迟光纤(E2)、第二相位调制器(F2)、第三1×2光耦合器(A8)、第三延迟光纤(E3)、第三相位调制器(F3)、第四1×2光耦合器 (A9)、第五1×2光耦合器(A10)、第六1×2光耦合器(A11)；

所述的分布式光纤传感系统(2)包括第一传感光纤(G1)、第二传感光纤(G2)、第三传感光纤(G3)、第一法拉第旋转镜(D1)、第二法拉第旋转镜(D2)、第三法拉第旋转镜(D3)、固线器(A12)；其中，第一传感光纤(G1)和第一法拉第旋转镜(D1)、第二传感光纤(G2) 和第二法拉第旋转镜(D2)、第三传感光纤(G3)和第三法拉第旋转镜(D3)分别形成三个干涉仪；

所述的信号处理系统(3)包括第一光电转换器(B1)、第二光电转换器(B2)、第三光电转换器(B3)、第一解调模块(C1)、第二解调模块(C2)、第三解调模块(C3)、计算机(C4)；

其特征在于：

所述的光路系统(1)的光源(A1)与第一1×3光耦合器(A2)的一侧相连接，该第一1×3光耦合器(A2)另一侧的三个端口依次和第一光环行器(A3)的a1端口、第二光环行器(A4)的b1端口、第三光环行器(A5)的c1端口连接；

第一光环行器(A3)的a2端口与第一1×2耦合器(A6)的一侧连接，该第一1×2耦合器(A6)的另一侧两端口分别通过第一延迟光纤(E1)和第一相位调制器(F1)与第四1×2 耦合器(A9)一侧连接，第四1×2耦合器(A9)的另一侧端口通过第一传感光纤(G1)连接第一法拉第旋转镜(D1)，第一光环行器(A3)的a3端口通过第一单模光纤(H1)与第一光单向性，由端口b2进入的光全部由端口b3输出，通过第二单模光纤(H2)送入到第二光电转换器(B2)由光信号转化为电信号，电信号再通过第二解调模块(C2)进行解调处理，最终通过计算机(C4)进行处理，实现管道b段的泄漏监测和定位；

进入第三光环行器(A5)的光由c2端口传输到第三1×2耦合器(A8)，在第三1×2耦合器(A8)处，光按分光比1∶1被分成两束，其中一束光经过第三延迟光纤(E3)和第六1 ×2耦合器(A11)传输进入第三传感光纤(G3)，第三传感光纤(G3)中传输的光到达第三法拉第旋转镜(D3)，经第三法拉第旋转镜(D3)反射后，又沿第三传感光纤(G3)反向传输至第六1×2耦合器(A11)，由第三1×2耦合器(A8)出来的另一束光经过第三相位调制器(F3)和第六1×2耦合器(A11)传输进入第三传感光纤(G3)，第三传感光纤(G3)中传输的光到达第三法拉第旋转镜(D3)，经第三法拉第旋转镜(D3)反射后，又沿第三传感光纤(G3)反向传输至第六1×2耦合器(A11)，第六1×2耦合器(A11)的输出按功率1∶1 分成两束，其中一束经第三相位调制器(F3)传播到第三1×2耦合器(A8)，另一束光经过第三延迟光纤(E3)传输至第三1×2耦合器(A8)，两束光在第三1×2耦合器(A8)处发生干涉并传输给第三光环行器(A5)，光环行器c2端口进入的光全部由端口c3输出，通过第三单模光纤(H3)送入到第三光电转换器(B3)由光信号转化为电信号，电信号再通过第三解调模块(C3)进行解调处理，最终通过计算机(C4)进行去噪分析，实现管道c段的泄漏监测和定位；

该装置的管道泄漏监测与定位原理：当管道某处发生泄漏时，泄漏气体与泄漏孔壁的摩擦会产生应力波，此应力波作用到干涉仪的传感光纤上并对传感光纤中传输的光相位进行调制，由于存在延迟光纤，使干涉仪中的两束干涉光经过泄漏点的时间不同，泄漏声发射信号对两束光的相位调制也不同，两束光间产生相位差，因此两束光发生干涉。而无泄漏发生时，两束光相位一致，不产生干涉。通过解调模块对干涉光信号进行解调处理后，经傅里叶变换确认泄漏状况和泄漏点位置，实现管道泄漏的监测。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构或特性等常识在此未作过多的描述。应当指出，对于本技术领域人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以进行若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。