远距离分布式输油管多参数在线测量系统技术方案

本发明专利技术提供了远距离分布式输油管多参数在线测量系统，包括测量光源、传输光纤、输油管线和测量传感器，所述测量光源外设有光纤波分复用器，光纤波分复用器通过第一光纤集束与级联多传感器连接；级联多传感器输出端设有第二光纤集束，第二光纤集束另外一端设有波分复用器，波分复用器通过第二传输光纤传给分波长探测器。本发明专利技术将多种无源传感器通过石油管线上的检测窗口放置在油管内部，多种传感器之间采用并联方式连接，传感器和外界采用光纤进行信号的输入和输出，不同波长的信号光通过光纤波分复用器进行分光和复用，发射激光器为多波长激光器，光电探测器为宽带半导体探测器，光缆采用低损耗光纤，整个系统的探测信噪比和灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
远距离分布式输油管多参数在线测量系统
本专利技术属于分布式传感领域，具体涉及一套用于远距离输油管线内油品检测的分布式光电传感系统。
技术介绍
通过管道运输油料具有运量大、成本低、运油量稳定、不受气候和其它因素限制等优点，已被世界各国广泛接受和应用，是油料运输的最重要的手段。随着成品油管道运输技术的发展和日臻完善，成品油管道铺设规模不断扩大。目前，输油管道铺设距离一般都比较远，大部分管道都位于无人区域，管道内外的维护和状态监测比较困难。如果采用人力去监测，费时费力，所以目前都是在输油管线路上安装传感器进行状态测量，但传感器类型较多，信号传输路径和方法各不相同，导致传感测量系统十分复杂，并且兼容性很差。如何实现简单高效的多传感器信号的传输和测量是一个有待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中不能实现简单高效的多传感器信号的传输和测量的技术问题。本专利技术采用激光信号进行远距离输油管线内油品的分布式多参数检测，通过光纤进行探测光和信号光的传输，采用多个光无源传感器级联，能够多点实时对输油管线内的油品进行多参数在线检测，获得油品的参数和状态，包括油品种类、油品温度、压力、油品流速等。本专利技术采用波分复用技术，将多波长的激光信号沿第一传输光纤光缆进行传输到达输油管后通过分光器按不同波长进行分离，返回的各波长的信号光通过波分复用器进行复用回到一根光纤中，通过第二传输光纤返回控制中心。这样大大减少了线路的复杂程度，将所有的的有源模块和设备放置在控制中心内，在户外的部分仅为无源器件，尤其适用光学无源器件，这些器件的稳定性极好，不易出现故障，这样就能够很大程度上降低了故障风险。本专利技术提供了远距离分布式输油管多参数在线测量系统，包括测量光源、传输光纤、输油管线和测量传感器，所述传输光纤包括第一传输光纤、第二传输光纤、第一光纤集束和第二光纤集束，测量光源外设有第一传输光纤，第一传输光纤上设有光纤波分复用器，光纤波分复用器另外一端设有第一光纤集束，第一光纤集束端头设有测量传感器；测量传感器输出端设有第二光纤集束，第二光纤集束另外一端设有波分复用器，波分复用器外设有第二传输光纤，第二传输光纤另外一端设有分波长探测器。本专利技术中，所述测量传感器为级联多传感器，包括级联多传感器为油品温度传感器、折射率传感器、压力传感器或者浓度传感器中的若干种。本专利技术中，级联多传感器采用光纤耦合的无源传感器。本专利技术中，第一传输光纤和第二传输光纤设置在同一根光缆中。本专利技术中，测量光源为多波长可调谐激光光源。本专利技术中，输油管线上设有检测端口。本专利技术中，检测端口和油品温度传感器、折射率传感器、压力传感器或者浓度传感器分别相匹配。本专利技术中，测量传感器为设有光电转换模块的电信号传感器。本专利技术的有益效果:本专利技术提供的远距离分布式输油管多参数在线测量系统，本专利技术将多种无源传感器通过石油管线上的检测窗口放置在油管内部，多种光传感器之间采用并联方式连接，传感器和外界采用光纤进行信号的输入和输出，不同波长的信号光通过光纤波分复用器进行分光和复用，发射激光器为多波长激光器，光电探测器为宽带半导体探测器，光缆采用低损耗光纤，整个系统的探测信噪比和灵敏度高，检测数据准确。附图说明图1是本专利技术分布式输油管道多传感系统结构示意图。图2是本专利技术光纤耦合无源多传感器示意图。图1-2中：1-多波长可调谐激光光源、2-第一传输光纤、3-光纤波分复用器、4-第一光纤集束、5-输油管线、6-第二光纤集束、7-波分复用器、8-第二传输光纤、9-分波长探测器、T1～T5为输油管线上的检测端口、S1～S5为级联多传感器、D1～D3为不同的级联多传感器、C1和C2为光纤耦合器。具体实施方式下面结合附图1-2和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，但本专利技术的方法不限于下述实施例。在本专利技术中，为了便于描述，对本专利技术中，各部件的相对位置关系的描述是根据附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是依据附图1的布图方向来确定的。本专利技术用到的测量光源、传输光纤、光纤波分复用器3、波分复用器7、分波长探测器9、级联多传感器、光纤耦合器都能通过市场途径购买或者定制获得。本专利技术的方案是多波长可调谐激光光源1作为测量光源，分时输出不同的激光波长，光源采用光纤耦合输出，输出激光在强度上可以为连续光、脉冲光或者经过调制的光，或者为分时的不同调制类型的光信号。多波长可调谐激光光源1放置在室内的控制中心机房内。多波长可调谐激光光源接第一传输光纤2，放置在光缆中，铺设在户外，用于传输多波长可调谐激光光源1产生的分时多波长激光信号。分时多波长信号通过第一传输光纤2传输后，到达光纤波分复用器3，可以将不同的输入波长按照波长信道分为多路，图1中举例为5路，实际应用可以达到百路以上。通过光纤波分复用器3分光后通过第一光纤集束4传输，图1中给出了5路，分别传输λ1～λ5共5路不同波长的激光信号。T1～T2为输油管线上5个不同的检测端口，与第一光纤集束4中的5路传输光纤分别连接，进入输油管线5内部，分别与级联多传感器S1～S5相连接。每个波长进入一个油品探测窗口，不同窗口的测量光信号通过不同的波长进行区别。传感器都采用无源传感器，尤其适用光纤耦合的无源传感器，这些传感器具有不同的传感能力，可以用于油品温度、折射率、压力、浓度等参数传感测量。这些传感数据能够反映油品的种类、温度、流速等参数，如果传感器为非光信号传感器，则需要在传感器上设置光电转换电路和电池，通过光信号、太阳能电池等扔能控制其他无源传感器工作，对传感器输出电信号转成光信号传输，对输入光信号转成电信号控制传感器。每一个传感器的级联方式如图2实例所示，D1～D3为3种不同的传感器，采用并联的方式进行级联，参与级联的传感器可以更多，不限于3个。C1和C2为光纤耦合器，C1能够将从第一传输光纤2传输输入的光信号分为多路，每一路和一个传感器连接，经过传感器输出的光信号通过C2和并为一路，通过一路光纤输出。C1和C2工作波长范围较宽，能够包含多波长可调谐激光光源1中所有的波长信号。通过S1～S5输出的光信号分别和第二光纤集束6中的λ1～λ5的光纤连接，每一路信道都有不同的波长。能够将多个不同的波长通过波分复用器7合并后从一根光纤输出，输出光进入第二传输光纤8。第二传输光纤8和第一传输光纤2放置在同一根光缆中，相当为一根光缆中包含2根光纤，也可以放置更多的光纤数量，用于其它管线的信号传输。通过第二传输光纤8传输的回光信号进入分波长探测器9中，能够将输入的不同波长分为不同信道，然后进行探测，探测到的信号经过电路处理，获得各个传感信号参数。本专利技术也能采用本设有光电转换模块的电信号传感器。这种传感器将普通电信号转换成光信号进行传输，将光信号利用转化模块和外界电源转换成电信号控制传感器测试工作。这样控制信号和测试结果信号都实现了光缆传输，信号传输保真度高，光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.远距离分布式输油管多参数在线测量系统，包括测量光源、传输光纤和测量传感器，其特征在于，所述传输光纤包括第一传输光纤、第二传输光纤、第一光纤集束和第二光纤集束，测量光源外设有第一传输光纤，第一传输光纤上设有光纤波分复用器，光纤波分复用器另外一端设有第一光纤集束，第一光纤集束端头设有测量传感器；测量传感器输出端设有第二光纤集束，第二光纤集束另外一端设有波分复用器，波分复用器外设有第二传输光纤，第二传输光纤另外一端设有分波长探测器。/n

【技术特征摘要】
1.远距离分布式输油管多参数在线测量系统，包括测量光源、传输光纤和测量传感器，其特征在于，所述传输光纤包括第一传输光纤、第二传输光纤、第一光纤集束和第二光纤集束，测量光源外设有第一传输光纤，第一传输光纤上设有光纤波分复用器，光纤波分复用器另外一端设有第一光纤集束，第一光纤集束端头设有测量传感器；测量传感器输出端设有第二光纤集束，第二光纤集束另外一端设有波分复用器，波分复用器外设有第二传输光纤，第二传输光纤另外一端设有分波长探测器。


2.如权利要求1所述的远距离分布式输油管多参数在线测量系统，其特征在于，所述测量传感器为级联多传感器，包括油品温度传感器、折射率传感器、压力传感器或者浓度传感器中的若干种。


3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董珊珊，井健，许长华，王波，胡果，杨露，徐中节，姜斌，李炯钰，蔡婧，邓呈波，杨娇，任斌，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，西安航天远征流体控制股份有限公司，西安美辰光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61