一种基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统的制作方法

本实用新型属于基于光纤传感器监测技术领域，具体涉及一种基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统。

背景技术：

金属波纹管膨胀器在管道中，不断吸收液体冷热变化带来的热胀冷缩的膨胀，防止管道升温时，管道变形或破坏。波纹管的不断伸缩变形，所以是管道中易磨损易泄漏的地方，需要重点进行泄漏监测。因为波纹管膨胀器的形状和结构特殊性，普通传感器只能监测到波纹管膨胀器的局部位置，导致监测不到位，容易发生漏检。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，实现对金属波纹管膨胀器实时准确的监测，随时掌握其服役状态。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，包括光纤网络、分布式光纤传感器、光信号发射器、光信号接收器、光信号处理模块以及监控平台；光信号发射器的输出端连接光纤网络的输入端，分布式光纤传感器接入光纤网络，光纤网络的信号输出端连接光信号接收器，光信号接受器的输出端连接光信号处理模块的输入端，监控平台中设置计算机终端，所述光信号处理模块的输出端连接计算机终端的输入端；金属波纹管膨胀器上缠绕光纤传感器，光纤传感器外侧设置保护层，将光纤本体作为光纤传感器。

所述光纤传感器为干涉型光纤传感器或非干涉型光纤传感器。

光纤传感器为光纤光栅超前预警传感器、光纤应力应变传感器、光纤fbg应变传感器、光纤fbg位移传感器、光纤位移传感器和光纤应变微振动传感器中的任意一种或组合。

所述光纤传感器为单模光纤、多模光纤或偏振保持光纤中的任意一种或组合。

光纤缠绕整个金属波纹管膨胀器。

所述保护层包括缓冲层以及隔热层。

光信号处理模块包括信号调制单元、信号采集单元以及信号解调单元；光信号处理模块用于对光信号进行调制解调处理为计算机可读取和处理的信号。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

在金属波纹管膨胀器上缠绕光纤传感器，光纤传感器能与金属波纹管膨胀器同步受力并出现对应的变化，采用光纤缠绕可以对金属波纹管膨胀器的泄漏进行及时监测，用保护层对其进行封装，可以固定和保护光纤传感器；分布式光纤传感器相对于传统传感器精确度高、抗噪能力强，可以准确定位每一个金属波纹管膨胀器；实时监测金属波纹管膨胀器上的应力变化，

4.包含计算机终端的光信号处理，利用计算机大数据可以对金属波纹管膨胀器是否泄漏进行判定，大大提高了监测准确度。

附图说明

图1是带光纤传感器的金属波纹管膨胀器系统的一实施例的侧面结构框图。

图2是带光纤传感器的金属波纹管膨胀器的截面图。

附图中，1-金属波纹管膨胀器，2-管道，3-光纤，4-保护层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，包括光纤网络、分布式光纤传感器、光信号发射器、光信号接收器、光信号处理模块以及监控平台；光信号发射器的输出端连接光纤网络的输入端，分布式光纤传感器接入光纤网络，光纤网络的信号输出端连接光信号接收器，光信号接受器的输出端连接光信号处理模块的输入端，监控平台中设置计算机终端，所述光信号处理模块的输出端连接计算机终端的输入端；金属波纹管膨胀器1上缠绕光纤传感器，光纤传感器外侧设置保护层4，将光纤3本体作为光纤传感器。

所述管道2之间安装有金属波纹膨胀器1，沿金属管道2铺设光纤网络；在金属波纹膨胀器处，光纤3缠绕铺设，然后用保护层进行封装。光纤网络实时监测金属波纹管膨胀器的声音、振动及应力信号，再将所述声音、振动及应力信号传输到光信号接收器、光信号处理模块以及监控平台，由计算机终端对解调信号进行分析对比，识别出金属波纹管膨胀器1是否泄漏，还能分析出金属波纹管膨胀器1所受应力状态，能用于分析金属波纹管膨胀器1的寿命。

所述光纤传感器为干涉型光纤传感器或非干涉型光纤传感器。

光纤传感器为光纤光栅超前预警传感器、光纤应力应变传感器、光纤fbg应变传感器、光纤fbg位移传感器、光纤位移传感器和光纤应变微振动传感器中的任意一种或组合。

所述光纤传感器为单模光纤、多模光纤或偏振保持光纤中的任意一种或组合。

光纤3缠绕整个金属波纹管膨胀器1。

所述保护层4包括缓冲层以及隔热层。

光信号处理模块包括信号调制单元、信号采集单元以及信号解调单元；光信号处理模块用于对光信号进行调制解调处理为计算机可读取和处理的信号。

光信号发射器发射出第一光信号，金属波纹膨胀器1的状态信息压力、振动等通过光纤传感器改变了第一光信号的特征(振幅、波长、偏振等)，成为第二光信号并被光信号接收器接受。

采用将光纤缠绕铺设的方式，增强对金属波纹管膨胀器1监测的精确度。

第二光信号通过光信号接收器，再经过光信号处理模块处理后传输到计算机终端，计算机终端对传输的信号进行判定，可以得知金属波纹管膨胀器1的运行信息，推断出金属波纹管膨胀器1的状态；计算机终端将金属管运行情况传输给监控平台，对供热管道泄漏情况进行实时监控。光信号处理模块包括信号调制单元、信号采集单元以及信号解调单元，所述信号经过光信号处理模块调制解调后，由计算机终端读取并进行分析处理得到管道的运行状态结果。

将光纤传感器安装在金属管道的波纹膨胀器上，实时获取波纹膨胀器的声音信号，再对获取的声音信号进行处理分析，即可监测波纹管的泄漏，可以实现实时监测，而且精确度高、定位准、抗噪能力强。

作为可选的实施例，在高温管道系统中，金属波纹管膨胀器外部的保护层包括保温层和缓冲层，光纤3缠绕在金属波纹管膨胀器上，保护层包裹在光纤网络外侧；金属波纹管膨胀器两端的光纤沿连接的管道外壁铺设。

作为可选的实施例，在腐蚀环境的管道系统中，金属波纹管膨胀器外部的保护层包括防腐层和缓冲层，光纤3缠绕在金属波纹管膨胀器上，保护层包裹在光纤网络外侧；金属波纹管膨胀器两端的光纤沿连接的管道外壁铺设。

光纤网络将监测到的金属波纹管膨胀器1的声音传输转化为光信号并沿光纤网络将信号传输到光信号处理器上，光信号处理器再将光信号还原为声音信号传输到计算机终端。计算机终端基于所监测的历史数据以及当前数据对比分析，对传输的声音信号进行模式识别，即可推断出金属波纹管膨胀器是否泄漏及其受力状态，还能为整个管道系统中金属波纹管膨胀器1优化设计提供支持。

技术特征：

1.一种基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，其特征在于，包括光纤网络、分布式光纤传感器、光信号发射器、光信号接收器、光信号处理模块以及监控平台；光信号发射器的输出端连接光纤网络的输入端，分布式光纤传感器接入光纤网络，光纤网络的信号输出端连接光信号接收器，光信号接受器的输出端连接光信号处理模块的输入端，监控平台中设置计算机终端，所述光信号处理模块的输出端连接计算机终端的输入端；金属波纹管膨胀器(1)上缠绕光纤传感器，光纤传感器外侧设置保护层(4)，将光纤(3)本体作为光纤传感器。

2.根据权利要求1所述基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，其特征在于，所述光纤传感器为干涉型光纤传感器或非干涉型光纤传感器。

3.根据权利要求1所述基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，其特征在于，光纤传感器为光纤光栅超前预警传感器、光纤应力应变传感器、光纤fbg应变传感器、光纤fbg位移传感器、光纤位移传感器和光纤应变微振动传感器中的任意一种或组合。

4.根据权利要求1所述基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，其特征在于，所述光纤传感器为单模光纤、多模光纤或偏振保持光纤中的任意一种或组合。

5.根据权利要求1所述基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，其特征在于，光纤(3)缠绕整个金属波纹管膨胀器(1)。

6.根据权利要求1所述基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，其特征在于，所述保护层(4)包括缓冲层以及隔热层。

7.根据权利要求1所述基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，其特征在于，光信号处理模块包括信号调制单元、信号采集单元以及信号解调单元；光信号处理模块用于对光信号进行调制解调处理为计算机可读取和处理的信号。

技术总结
本实用新型公开了一种基于光纤传感器的金属波纹管膨胀器监测系统，包括光纤网络、分布式光纤传感器、光信号发射器、光信号接收器、光信号处理模块以及监控平台；光信号发射器的输出端连接光纤网络的输入端，分布式光纤传感器接入光纤网络，光纤网络的信号输出端连接光信号接收器，光信号接受器的输出端连接光信号处理模块的输入端，监控平台中设置计算机终端，所述光信号处理模块的输出端连接计算机终端的输入端；金属波纹管膨胀器上缠绕光纤传感器，光纤传感器外侧设置保护层，将光纤本体作为光纤传感器，光纤传感器监听并传输金属波纹管膨胀器的声音信号，采用光纤缠绕可以对金属波纹管膨胀器的泄漏进行及时监测。

技术研发人员：李卫东;徐莹;王保民;杨豫森;周贤;彭烁;钟迪
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2021.07.13