通éŽä½¿ç”¨å…‰çº–傳感器測é‡ç®¡å£åŽšåº¦ï¼Œæ°£é«”ç®¡é“工作人員å¯ä»¥è¿½è¹¤å¹¶ç›£æŽ§ç®¡é“è…è•的速度。將傳感器與網絡控制儀表相連,å¯ä½¿å·¥ä½œäººå“¡é 程完æˆå·¥ä½œã€‚
æ£ç¢ºè¿½è¹¤è…è•速率的變化å°äºŽå¤©ç„¶æ°£ç®¡é“æ“作員來說是個嚴峻的挑戰。如果被測的è…è•速率超éŽ2密爾/年,æ“ä½œå·¥äººå°±æœƒè¢«è¦æ±‚é‡‡å–æŽªæ–½ä»¥æ¸›è¼•è…è•æˆ–進行修復。盡管許多經éŽé©—è‰çš„æŠ€è¡“(如è…è•å–æ¨£ç®¡å’Œé›»é˜»æŽ¢é‡ï¼‰å¯ä»¥ç”¨äºŽæ¸¬é‡è…è•,但絕大多數技術測é‡çš„æ˜¯æ°£é«”çš„è…è•ï¼Œè€Œä¸æ˜¯ç®¡é“å£çš„變化。由于這些方法åªèƒ½é–“接地推算出管é“線路的è…è•é€ŸçŽ‡ï¼Œå›ºæ¤æ¸¬é‡çš„精度å—åˆ°å¤šç¨®å› ç´ çš„å½±éŸ¿ã€‚
é‡å°é€™å€‹å•題。Fiber Optic systems Technologyå…¬å¸ï¼ˆFOX-TEK)開發出的一個解決方案,是將éžå¸¸éˆæ•çš„FT光纖å£åŽšå‚³æ„Ÿå™¨å’Œç¶²çµ¡ç›£æŽ§å„€å™¨ä»¥åŠä¸€å€‹è¡›æ˜Ÿæˆ–è€…é›»æ± èª¿åˆ¶è§£èª¿å™¨çµè‡ºèµ·ä¾†ã€‚這個系統å¯ä»¥å¾žä»»ä½•地方精確地é è·é›¢è¿½è¹¤ç®¡é“è…è•æƒ…æ³ã€‚
該系統利用FT傳感器以åŠç›¸é€£çš„監控器表來測由è…è•導致的æ¯åˆ†é˜çš„å£åŽšè®ŠåŒ–ã€‚é€™å€‹ç³»çµ±æ˜¯éžä¾µå…¥å¼çš„,å¯ä»¥åœ¨ç®¡é“外表é¢é€²è¡Œæ¸¬é‡ã€‚ä½äºŽç®¡é“æˆ–è€…å£“åŠ›å®¹å™¨çš„å¤–è¡¨é¢æ‡‰åŠ›åœ¨ä¸è®Šçš„壓力和溫度下,其變化é‡èˆ‡ç®¡å£åŽšåº¦çš„è®ŠåŒ–æˆåæ¯”ã€‚é€šéŽæ¯”較所測應力變化與FT傳感器監控器記錄的數據,以åŠè¨å‚™çš„幾何信æ¯ï¼Œå…¬å¸å¯ä»¥å°‡ä¾†è‡ªå‚³æ„Ÿå™¨çš„原始數據轉化æˆåŒ…嫿º«åº¦ï¼Œå£“力彎曲應變和管å£è®Šè–„ç¨‹åº¦çš„æœ‰ç”¨åƒæ•¸ã€‚
æ“作原ç†
傳感器的實用原則是低相干光干涉。傳感器是利用傳統的單模光纖制æˆçš„;光纖的å°ç›´å¾‘å’Œéˆæ´»æ€§ä½¿å‚³æ„Ÿå™¨èƒ½å¤ 被å°è£åˆ°é‚£äº›é©äºŽç›£æŽ§å¤šç¨®å•題(包括è…è•和管é“彎曲å•é¡Œï¼‰çš„å¤–å½¢çµæ§‹ä¸ã€‚
ç›¡ç®¡å…¶å®ƒå®šåˆ¶å„€å™¨å’Œå„€è¡¨é•·åº¦è¢«ç”¨äºŽç‰¹æ®Šé …ç›®FT線圈傳感器å¯ä»¥è¢«ç”¨äºŽå¤§å¤šæ•¸æ‡‰ç”¨ä¸ï¼Œå¹¶èƒ½å¤ 測é‡è¶…éŽÂ±15mm的傳感器總ä½ç§»ã€‚這個動態范åœçµåˆäº†å‚³æ„Ÿå™¨æ¸¬é‡é•·åº¦ï¼Œé™å®šäº†æ‡‰åŠ›èŒƒåœï¼Œä¸€å€‹10m測試長度傳感器的應力范åœç‚ºÂ±1500Î¼Îµã€‚åœ¨é …ç›®è¨ˆåŠƒéšŽæ®µå°±éœ€è¦é€šéŽé¸æ“‡è¨ˆé‡é•·åº¦å’Œå‚³æ„Ÿå™¨çµæ§‹ä¾†æ»¿è¶³ç‰¹å®šçš„é …ç›®ç›®æ¨™ã€‚
æ ¹æ“šç®¡é“è…è•æƒ…æ³ä¾†è¨ˆç®—管é“å£æè€—ï¼Œé€šå¸¸éœ€è¦ä¾†è‡ª3個FT傳感器的應力信æ¯ã€‚一個是ä½äºŽå—關注ä½ç½®çš„å‚³æ„Ÿå™¨ï¼Œæ ¹æ“šå…§éƒ¨å£“åŠ›ã€ç®¡é“å£åŽšåº¦è¡¨é¢æº«åº¦å¾—出相應的應力信æ¯ã€‚å¦å…©å€‹å‚³æ„Ÿå™¨æä¾›è£œå„Ÿä¿¡è™Ÿï¼Œä½¿ç³»çµ±èƒ½å¤ æ ¹æ“šæ“作溫度和壓力的差異分離信號æˆåˆ†ã€‚一旦完æˆè£œå„Ÿï¼Œåœ¨é—œæ³¨å€åŸŸæ¸¬å¾—的應力就與殘å˜çš„å£åŽšæˆå比(公å¼1):

æ¤è™•ε=應力;P=內部壓力;
D=管é“直徑;v=Poisson比率;
E=Young系數; t=å£åŽšã€‚
由于內部è…è•æ˜¯ä¸€å€‹æ¥µæ…¢çš„éŽç¨‹ï¼Œæ‰€ä»¥æœ‰æ™‚éœ€è¦æ”¶é›†è¶…éŽ30天的數據,以便把與å£åŽšæè€—有關的信號åŠèƒŒæ™¯ä¿¡è™Ÿåˆ†é›¢ã€‚
利用日å‰å¯ç”¨çš„兩個FT傳感器之一來解調傳感器的光å¸ä¿¡è™Ÿã€‚FT 3405主è¦ç”¨äºŽé€£çºŒç›£æŽ§æ‡‰ç”¨ï¼ˆåœ–1A),并且通éŽäº¤æµé›»æºä¾›é›»ï¼ŒFT 3410ç”±é›»æ± ä¾›é›»ï¼Œå¹¶ä¸”å¤–å½¢æ›´åŠ ç·Šæ¹Šï¼Œé©ç”¨äºŽå®¤å¤–階段性監控應用(圖1B)。
FT 3405çš„å¯ç·¨ç¨‹ç‰¹æ€§ä½¿å…¬å¸èƒ½å¤ å°æ‰€æœ‰é€£æŽ¥çš„FT傳感器制定一個自動掃æçš„æ™‚間表。所有從傳感器收集的數據都被儲å˜åˆ°æ°¸ä¹…性å˜å„²å™¨ä¸ã€‚é€™äº›ç‰¹å¾æœ‰åŠ©äºŽæ¸›å°‘å·¥ä½œæ™‚é–“ã€ä¿è‰æŒçºŒç²å¾—穩定的數據æµï¼Œå¹¶ä¸”å¯ä»¥æ•ç²æ›´å¤šçš„æ•¸æ“šã€‚
å¯ä»¥ä½¿å¤šå€‹3405相互連接,并將它們連接到一個數據傳輸系統ä¸ï¼Œä½¿å…¬å¸å¯ä»¥æ¯å¤©ç›´æŽ¥å°‡æ•¸æ“šå‚³è¼¸åˆ°ç•°åœ°è¾¦å…¬å®¤ï¼Œæ¸›å°‘æ‰€éœ€çš„è¨ªå•æ•¸é‡ã€‚
é‹è¡Œçš„傳感器
由于è…è•æ“´å¤§çš„å¯èƒ½æ€§ä¸æ–·å¢žé•·ï¼Œåœ¨ç¾Žåœ‹æ±å—部,æŸå¤©ç„¶æ°£ç®¡é“é‹ç‡Ÿå•†è¨ˆåŠƒåˆ©ç”¨è…è•å–æ¨£ç®¡ä¾†è¿½è¹¤å…©æ¢ç©¿è¶Šä½Žåœ°åœ°å€çš„管é“變化。盡管一個è…è•å–æ¨£ç®¡æš—ç¤ºå£æè€—é€ŸçŽ‡åœ¨å¯æŽ¥å—é™åº¦å…§ï¼Œä½†æ“ä½œè€…å¸Œæœ›èƒ½å¤ é€šéŽç›´æŽ¥æ¸¬é‡ç¢ºå®šçœŸæ£çš„ç®¡å£æè€—é€ŸçŽ‡ã€‚
å…©æ¢ç®¡ç·šæ²’有被覆蓋(圖2ï¼‰ï¼Œå› æ¤æ‰€æœ‰çš„éŽç¨‹éƒ½æ˜¯å…¬é–‹é€²è¡Œçš„,FOX-TEK在一些地點通éŽè¶…è²æ³¢æŽƒæï¼ˆåœ–3)來快速了解管é“å£çš„ç•¶å‰æƒ…æ³ã€‚
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æ“作人員安è£äº†é¡å¤–çš„è…è•å–æ¨£ç®¡ç«¯å£ï¼ŒFOX-TEK人員則在兩個管é“上的三處安è£äº†24個FT傳感器(圖4)。15個線圈FT傳感器被安è£åœ¨åº•部或者時é˜6點處,4個FT傳感器被安è£åœ¨æ™‚é˜12點處作為壓力åƒè€ƒï¼Œé‚„安è£äº†5個專用FT溫度傳感器。經éŽç’°æ°§è™•ç†åŽï¼Œå¼•導光纜通éŽPVC管é“迂回到一個外殼ä¸ï¼ˆåœ–5)。
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所有從管é“線路上的FTå‚³æ„Ÿå™¨ç³»çµ±ä¸æ”¶é›†çš„ä¿¡æ¯ï¼ˆåœ–6)都通éŽå…¬å¸çš„æ•¸æ“šç®¡ç†å’Œåˆ†æžå·¥å…·ï¼ˆDMAT)程åºé€²è¡Œåˆ†æžã€‚DMAT被è¨è¨ˆæˆèˆ‡FOX-TEKè¨å‚™å”åŒå·¥ä½œï¼Œå¯æ¨¡æ“¬çœŸå¯¦éŽç¨‹å¹¶ç”Ÿæˆå ±å‘Šã€‚
由于系統的特性,管é“內的壓力波動并ä¸ä¸€è‡´ã€‚為了調節這些壓力波動,原始數據æ¯2å°æ™‚被平å‡ä¸€æ¬¡ã€‚ç‚ºäº†é€²ä¸€æ¥æ¶ˆé™¤æ•¸æ“šå·®ç•°ï¼Œåˆ†æžäººå“¡æ¯ä¸ƒå¤©é›†ä¸å¹¶åˆ¶å®šå£åŽšæ‡‰åŠ›èˆ‡å£“åŠ›åƒè€ƒæ‡‰åŠ›çš„æ¯”çŽ‡åŠå…¶è®ŠåŒ–趨勢。為了簡化數據表é”ï¼Œå¹³å‡æ¯å€‹æœˆè¨ˆç®—一次數據。
壓力åƒè€ƒå‚³æ„Ÿå™¨å’Œå£åŽšå‚³æ„Ÿå™¨å—æ©Ÿæ¢°å’Œç†±æ‡‰åŠ›çš„æ”¯é…。DMAT內置調制解調器å¯ä»¥åˆ†é›¢åŒ…å«èˆ‡å£“力/æº«åº¦ç›¸é—œçš„åŽŸå§‹æ‡‰åŠ›ä¿¡è™Ÿï¼Œåªæœ‰é‚£äº›æš—示å£åŽšè®ŠåŒ–çš„ä¿¡è™Ÿæ‰å¯ä»¥è¢«ç¹ªåˆ¶å‡ºä¾†ã€‚圖7顯示了從一個傳感器處得到的典型數據。

ç•¶DMAT被用于消除整體應力ã€å£“åŠ›å’Œæº«åº¦ä¹‹é–“çš„è€¦åˆæ™‚,FOX-TEK分æžäººå“¡ç²å¾—了一份如圖8所示的曲線圖,圖ä¸é€šéŽå°å…¶ä¸ä¸€å€‹å£åŽšå‚³æ„Ÿå™¨çš„åˆ†æžï¼Œé¡¯ç¤ºå‡ºç›®å‰çš„å£åŽšè¶¨å‹¢ã€‚
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在圖9ä¸ç¤ºå‡ºäº†å¾žä¸‰å€‹ä½ç½®é»žçš„FT傳感器處ç²å¾—çš„é€æœˆæ•¸æ“šã€‚表1é¡¯ç¤ºäº†çŸæœŸï¼ˆéŽåŽ»å…©å€‹æœˆï¼‰ã€ä¸‰å€‹æœˆã€é•·æœŸï¼ˆå¾žç›£æŽ§é–‹å§‹ï¼‰çš„趨勢。用“xxxâ€è¡¨ç¤ºçš„值在統計上并ä¸é‡è¦ã€‚
通éŽå››å€‹æœˆæ”¶é›†åˆ°çš„æ•¸æ“šèˆ‡ç›®å‰é€šéŽå‚³æ„Ÿå™¨çš„å¹³å‡ç®¡å£æè€—速率最匹é…的約為0.0012英寸æ¯å¹´ã€‚ç”±äºŽç³»çµ±çš„æ•æ„Ÿåº¦ç‚º0.002英寸,這個è…è•é€Ÿåº¦ä½ŽäºŽç³»çµ±å¯æ¸¬çš„éˆæ•度。
應用和益處
除了技術方é¢çš„好處,利用FOX-TEK FT傳感器系統監控è…è•具有å¯å›žæ”¶æˆæœ¬çš„好處,包括:
•從難于接近的地方更快ç²å¾—è…è•æ•¸æ“šï¼›
•通éŽç›´æŽ¥æ¸¬é‡ç®¡é“上å—關注å€åŸŸï¼Œç²å¾—æ›´å¯é 的數據;
•通éŽç¶æŒå¯é çš„å³æ™‚數據更好地進行檢查記錄;
•æ¸›å°‘èˆ‡æª¢æŸ¥ç›¸é—œçš„äººåŠ›æˆæœ¬ï¼›
•通éŽå£½å‘½çµ‚期評估ç²å¾—æ›´é•·çš„é‹è¡Œæ™‚é–“ï¼›
•æ›´å¯é ,更低風險。
FOX-TEK系統在監控è…è•æ–¹é¢æœ‰è‘—廣泛的應用,å¯ä»¥ç›£æŽ§å¤šç¨®é¡žåž‹ç®¡é“çš„è…è•æƒ…æ³ï¼Œå°¤å…¶é©ç”¨äºŽè¿½è¹¤é€šå¸¸çš„ç®¡å£æè€—ã€‚åˆ©ç”¨FT傳感監控器的“細胞â€èƒ½åЛ以åŠé 程供電,FOX-TEKå¯ä»¥é 程監視管é“。這減少了è£é…æˆæœ¬åŒæ™‚ä¿è‰äº†ç®¡é“相關信æ¯çš„一致性。
By using fiber-optic sensors to measure wall thickness,gas pipeline operators can track and monitor how quickly pipelines are corroding.Linking the sensors to networked monitoring instrumentation allows them to do this remotely.