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光纤激光技术在天然气管道泄漏检测中的应用

目录

一、内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1.1天然气输配安全的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.1.2管道泄漏检测的挑战与需求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.2.1传统检漏技术分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2.2光纤传感检测技术发展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.3光纤激光检漏技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.3.1技术基本原理介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.3.2技术在管道检测中的独特优势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

二、光纤激光检漏技术原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.1传感机制详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.1.1特定气体吸收特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.1.2激光诱导光谱响应分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

2.2光纤传输特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

2.2.1光信号长距离传输基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2.2分布式传感信号处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.3关键技术环节．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

2.3.1激光光源选择与驱动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.3.2高灵敏度探测与解调．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

三、基于光纤激光技术的天然气泄漏识别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.1泄漏信号形成机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.1.1气体扩散与浓度变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.1.2对激光信号的特征影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.2泄漏定位与定量化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.3影响检测性能因素分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

3.3.1环境因素干扰评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.3.2系统参数优化探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

四、系统实现与工程应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

4.1典型系统架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

4.1.1发射端与接收端配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68

4.1.2数据采集与处理链路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

4.2野外部署方案探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

4.2.1管道安装与布设工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75

4.2.2长管道分段检测策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76

4.3工程案例分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．77

4.3.1某段输气管道检测实例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80

4.3.2应用效果验证与评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81

五、面