专利名称：一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置的制作方法
一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置技术领域
本发明属于储罐监测技术领域，特别是涉及一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置。
背景技术：
目前，原油储罐是存储原油的重要设备，其安全运营关乎重大，一旦发生事故，不仅会带来严重的经济损失和人身伤亡，而且还会带来不良的政治、经济、环境影响。原油储罐的失效原因很多，其中储罐底板的受损将直接导致原油泄漏、储罐毁坏等大型安全环保责任事故。从电化学角度分析，原油储罐底板由于上表面直接接触原油等腐蚀性内部介质， 下表面接触地表，易有污水等侵蚀情况发生；从力学角度分析，由于地基沉降的不均勻性， 以及原油不断加压、卸压过程导致的交变载荷都会导致储罐底板的变形。
对于原油储罐底板目前缺乏行之有效的在线监测手段，国内外普遍采用周期性的开罐清理，然后进行无损探伤，耗费的时间成本、人力物力巨大，而检测结论依赖于人的因素，存在人为误差。尤其是外力对罐底板造成的微小变化常规无损探伤技术无法有效监测， 而失效过程往往是微应变的累积最终导致罐底板的塑性变形。发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置。
本发明目的是提供一种具有结构简单，操作方便，性能稳定，利用光纤作为传感器件，趋势预测可靠，数据精度高，实时检测等特点的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测直ο
本发明突破了原油储罐底板无实时监测手段的技术盲点，本发明的提供了一种可以实时在线对原油储罐底板进行形变监测新技术。使其可以通过传感器，针对监测点准确监测形变风险的变化及趋势。
本发明利用光纤作为传感器件，采用分布式光纤应力传感技术，通过检测光纤光学参量的变化来感测原油储罐底板焊缝的应力变化程度，从而反演出储罐底板的形变情况。可以实现实时、网络化的监测并给出原油储罐底板应力变化程度及风险评估。
本发明基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置采用如下技术方案一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特征是在线监测装置包括微处理器、光谱解调仪和光纤折射率传感器；光纤折射率传感器连接光谱解调仪，光谱解调仪连接微处理器；光纤折射率传感器安装于储罐底部，感应储罐底部预应力下的应力变化。
本发明基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置还可以采用如下技术措施 所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特点是光纤折射率传感器有闪耀光纤光栅、单模光纤、光纤接头，闪耀光纤光栅连接单模光纤，单模光纤与光纤接头连接，闪耀光纤光栅穿入片状外壳，放置于储罐底部。3
所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特点是片状外壳为长方体结构，闪耀光纤光栅穿入片状外壳的矩形区域。
所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特点是闪耀光纤光栅为 1300nm ISOOnm波段的相位模板经紫外曝光法写制，栅面倾斜角度5 10度，栅区长度 5 15mm0
所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特点是单模光纤芯径为 5 10um，外包层100 150nm um的1300nm 1800nm石英光纤。
所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特点是片状外壳长10 30mm,宽10 15mm，高1 2mm ；为耐腐蚀高分子硬脂材料。
本发明具有的优点和积极效果基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明解决了一种新型的原油储罐底板焊缝形变监测。利用光纤作为传感器件，采用分布式光纤应力传感技术，通过检测光纤光学参量的变化来感测原油储罐底板焊缝的应力变化程度，从而反演出储罐底板的形变情况。可以实现实时、网络化的监测并给出原油储罐底板应力变化程度及风险评估。
本发明具有结构简单，装配紧凑，操作方便，省时省力，制造成本低，性能稳定可靠，使用寿命长，位置判断准确，趋势预测可靠，实时检测，数据精度高等优点。
图1是本发明原油储罐基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置结构示意图； 图2是本发明的闪耀光纤光栅传感器的结构示意；图3是图2的俯视结构示意图； 图4是图2的前视结构示意图。
图中，1.储罐，2.光纤折射率传感器，2. 1闪耀光纤光栅，2. 2单模光纤，2. 3外壳， 2. 4光纤接头，3.单模光纤，4.光谱解调仪，5.光纤，6.计算机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明如下参照附图1至图4。
实施例1一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，包括微处理计算机6、光谱解调仪4 和表面贴片式光纤折射率传感器2 ；表面贴片式光纤折射率传感器2连接光谱解调仪4，光谱解调仪4连接计算机6 ；光纤折射率传感器2安装于储罐1底部，感应储罐底部预应力下的应力变化。
光纤折射率传感器2有闪耀光纤光栅2. 1、单模光纤2. 2、光纤接头2. 4，闪耀光纤光栅2. 1连接单模光纤2. 2，单模光纤2. 2与光纤接头2. 4连接，闪耀光纤光栅2. 1穿入片状外壳2. 3，放置于储罐1底部。片状外壳2. 3为长方体结构，闪耀光纤光栅2. 1穿入片状外壳的矩形区域。
本实施例的详细描述一种基于光纤传感的原油储罐底板形变监测，其技术方案如下 1.表面贴片式光纤折射率传感器原油储罐底板的焊缝是储罐最为薄弱区域，也是在应力最为集中得区域。因此，设计了一种基于光纤的分布式折射率传感器这种传感器的核心是超长闪耀光纤光栅，其栅区长度可达几十厘米。传感器整体被设计为贴覆式片状，并根据需要贴覆在焊缝处。当焊缝应力逐渐集中时，依据其集中程度不同，预应力的光纤光栅传感器会发生相应得变化，而通过监测超长闪耀光栅投射光波长得变化，可以分析出应力变化及程度。
表面贴片式光纤折射率传感器，主要结构包括超长闪耀光纤光栅2. 1，单模光纤 2. 2，片状外壳2. 3，光纤接头2. 4。其特点是将超长闪耀光纤光栅2. 1与单模光纤2. 2的一端进行连接。将单模光纤2. 2的另一端与光纤接头进行连接。然后将其穿入立方体外壳 2. 3中。片状外壳2. 3的结构为长方体结构，将超长闪耀光纤光栅2. 1的栅区放置于片状外壳2. 3的矩形区域以使得其能在预应力下感应外界应力变化中。
2.原油储罐底板焊缝形变监测网络系统将多支表面贴片分布式光纤折射率传感器贴覆在焊缝处，并通过光纤连接到光谱测量仪，从而构成原油储罐底板焊缝的应力监测系统。监测系统实时监测各传感器的传感数据， 整理并分析油气管线焊缝应力集中得状态，并与历史记录进行对比，从而给出管线焊缝应力集中趋势并进行风险评估，从而反演出罐底板的形变情况；原油储罐底板焊缝形变监测网络系统，主要结构包括表面贴片式光纤折射率传感器 2，单模光纤3，光谱解调仪4，计算机6。其特点在于将各表面贴片式光纤折射率传感器通过2单模光纤与3光谱解调仪相连。3光谱解调仪通过网线与4计算机相连。
表面贴片式光纤折射率传感器1.超长闪耀光纤光栅采用1550nm波段的相位模板经紫外曝光法写制。栅面倾斜角度8度。栅区长度10mm。2单模光纤采用芯径为7um，外包层125um的1550nm石英光纤。3.片状外壳采用长20mm，宽10mm，高2mm的长方体结构， 其材料为耐腐蚀的高分子硬脂材料。
权利要求
1.一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特征是在线监测装置包括微处理器、光谱解调仪和光纤折射率传感器；光纤折射率传感器连接光谱解调仪，光谱解调仪连接微处理器；光纤折射率传感器安装于储罐底部，感应储罐底部预应力下的应力变化。
2.按照权利要求1所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特征是光纤折射率传感器有闪耀光纤光栅、单模光纤、光纤接头，闪耀光纤光栅连接单模光纤，单模光纤与光纤接头连接，闪耀光纤光栅穿入片状外壳，放置于储罐底部。
3.按照权利要求1所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特征是片状外壳为长方体结构，闪耀光纤光栅穿入片状外壳的矩形区域。
4.按照权利要求2或3所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特征是 闪耀光纤光栅为1300nm ISOOnm波段的相位模板经紫外曝光法写制，栅面倾斜角度5 10度，栅区长度5 15謹。
5.按照权利要求2或3所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特征是 单模光纤芯径为5 10um，外包层100 150nm um的1300nm 1800nm石英光纤。
6.按照权利要求2或3所述的基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特征是 片状外壳长10 30mm，宽10 15mm，高1 2mm ；为耐腐蚀高分子硬脂材料。
全文摘要
本发明涉及一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置。本发明属于储罐监测技术领域。一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置，其特点是在线监测装置包括微处理器、光谱解调仪和光纤折射率传感器；光纤折射率传感器连接光谱解调仪，光谱解调仪连接微处理器；光纤折射率传感器安装于储罐底部，感应储罐底部预应力下的应力变化。本发明具有结构简单，操作方便，性能稳定，利用光纤作为传感器件，趋势预测可靠，实时检测，数据精度高等优点。
文档编号G01B11/16GK102506740SQ201110357379
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者胡欣 申请人:天津亿利科能源科技发展股份有限公司