一种用于对比光缆类型在监测管道环向应变时最优性的试验方法

技术领域

本发明基于分布式传感技术，涉及一种用于对比光缆类型在监测管道环向应变时最优性的试验方法。

背景技术

分布式光纤传感技术是指将光纤作为线性传感器，利用与其连接的解调仪监测并分析激光脉冲沿光纤传播产生的反向散射光来感知外界环境变化的一种技术。

光纤价格低、质量轻、柔韧性强、不受电磁干扰，预计寿命可超过40年，是兼具经济性、灵活性、耐用性的惰性传感介质。该技术以单一的光纤取代了原来成千上万个单点传感器，节省了大量的安装、校准和维护成本。此外，可克服距离、地点或环境等因素，做到实时监控。

当使用应变光缆时，分布式光纤传感技术可以用于管道的环向变形监测，但考虑到目前市面上应变光缆的种类繁多，且不同种类的应变光缆在监测管道环向变形时的效率均不相同，因此找到一种用于对比光缆类型在监测管道环向应变时最优性的高效方法很重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对比光缆类型在监测管道环向应变时最优性的试验方法，包括以下步骤：

步骤S1、布置试验装置，

该试验装置产生环向压力，包括管道、空压机、应变光缆和分布式光纤解调仪，管道的两端通过法兰盘和密封圈来密封，应变光缆的主体部分布置于管道外壁表面，且应变光缆的两端分别连接于分布式光纤解调仪，空压机安装于管道法兰盘的进气口一端，二者之间设置压力表；

步骤S2、从一侧法兰盘上预留的进气口向管道内注水，直至水从进气口中流出；

步骤S3、对于步骤S1中的应变光缆主体部分，不同种类的应变光缆区段7在熔接点10处熔接，而同一种应变光缆的一个区段7由缠绕管道外壁螺旋布置和平行于管道外壁布置两种方式组成；

步骤S4、使用空压机对管道缓慢加压，使得压强从0Mpa增至管道可承受最大压强，加压过程中通过压力表监测防止压力超过管道可承受最大压强，并通过分布式光纤解调仪来监测管道环向应变；

步骤S5、当加压过程结束后，缓慢减压直到压强降为0Mpa；

步骤S6、分析加压过程中分布式光纤解调仪所测得数据，判断不同种类应变光缆在监测管道环向变形时的最优性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中受测的多种应变光缆可以布置在同一管道上且相互熔接，能够使用试验装置一次性批量化测试多种光缆在监测管道环向应变时的效率，提高试验效率；

(2)本发明中同种应变光缆布置成由螺旋布置和平行布置组成的一个区段，平行布置段的存在节约了试验材料，且避免了曲线分析时不同种类光缆间的相互干扰。

附图说明

图1为本发明中试验装置的整体结构示意图；

图2为实施例中三种不同种类光缆的区段布置示意图；

图3为实施例中光缆的加压过程应变曲线图。

具体实施方式

下面对本发明专利技术方案进行详细说明，但是本发明专利的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：

实施例中管道材质选用硅胶管4，其可承受最大压强为0.8Mpa。选用三种应变光缆3以对比其在监测硅胶管4环向应变时的最优性。

本实施例的三种应变光缆3的中心频率、外周保护层材质、整体直径和折射率均不相同；测试压强和应变所用管道采用硅胶管4(其他实施例中可采用金属管道)。通过本次实施例的试验能够快速试验出这三种不同应变光缆中的哪一种更适合该硅胶管4(或金属管)。

本实施例中采用硅胶管4对应于城市淤泥管道，而输油输气管道则可采用金属管进行试验测试。

步骤S1、布置试验装置，

该试验装置产生环向压力，包括硅胶管4、空压机2、应变光缆3和分布式光纤解调仪1，硅胶管4的两端通过法兰盘5和密封圈来密封，应变光缆3的主体部分布置于硅胶管4外壁表面，且应变光缆3的两端分别连接于分布式光纤解调仪1，空压机2安装于硅胶管4法兰盘的进气口一端，二者之间设置压力表6；

步骤S2、从一侧法兰盘5上预留的进气口向硅胶管4内注水，直至水从进气口中流出；

步骤S3、将三种不同种类的应变光缆3各自以由螺旋布置段8和平行布置段9组成的区段7布置在硅胶管4上，三个区段7均在熔接点10处相互熔接。其中螺旋布置段8为数据采集的有效测量段，平行布置段9的目的在于排除数据分析时不同种类应变光缆3的相互干扰以便在曲线观测中做到一目了然；

本实施例中，将这三种应变光缆3通过光缆熔接技术相互熔接为一起，然后采用螺旋布置段8和平行布置段9间隔布置在硅胶管4上；这样设置使得分布式解调仪1只需要测试一次即可，节约时间和人力。

步骤S4、使用空压机2对硅胶管4缓慢加压，使得压强从0Mpa增至0.8Mpa，加压过程中通过压力表6监测防止压力超过0.8Mpa，并通过分布式光纤解调仪1来监测硅胶管4环向应变；

步骤S5、当加压过程结束后，缓慢减压直到压强降为0Mpa；

步骤S6、分析加压过程中分布式光纤解调仪1所测得数据(应变曲线)，判断不同种类应变光缆3在监测硅胶管4环向变形时的最优性。

如图3，曲线段16、曲线段17和曲线段18分别对应三种不同种类光缆3布置在硅胶管4上的区段，其中，区间11对应每种光缆3的平行布置段，区间12对应三种光缆3的螺旋布置段。加压过程中最大施加压强在本实施例中即为0.8Mpa，加压过程中最小施加压强在本实施例中取0.1Mpa。

螺旋布置段12是曲线分析的有效段，而平行布置段11则是将三种光缆3的螺旋布置段曲线隔开，以免相互干扰，本身没有分析价值。图3中，区间13、区间14和区间15为三种光缆3在施压0.1Mpa和0.8Mpa时螺旋布置段应变的幅度之差。

在对硅胶管4的加压过程中，由图3可见三种类型的应变光缆3在同一加压情况下反馈的应变均不相同，且三种应变光缆3在加压最大和最小时螺旋布置段应变的幅度之差13、14、15依次递增，由此可以判断幅度差15对应类型的应变光缆对于管道的环向应变最为灵敏，最适合用于监测管道的环向应变。

通过上述实施例可知，在监测管道环向应变时，应用本发明的试验方法能够快速批量地试验出最适合当下环境、管道等状况的应变光缆类型，大大节约了人力和财力成本，提高测试精度。