[发明专利]一种高压氢气泄漏检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种高压氢气泄漏检测方法及系统，所述方法包括：利用光纤光栅感知高压氢气储存装置发生氢气泄漏时产生的超声波；利用解调仪的宽谱光源向所述光纤光栅发射初始光；初始光在发生形变的所述光纤光栅上产生反射光；利用所述解调仪对所述反射光进行波长检测，得到具体波长；基于温度补偿原理，根据所述具体波长计算中心波长漂移量；根据所述中心波长漂移量判断是否发生氢气泄漏事故。本发明基于光纤光栅具有的体积小，检测范围广，精度高，稳定性强、实时性好等优点，考虑到在氢燃料车中高压氢气泄漏时泄漏源将伴随超声波产生的前提下，利用超声波对光纤光栅的应力效应对氢气泄漏进行识别，提高了高压氢气泄漏检测及定位的准确性。

技术领域

本发明涉及传感器检测技术领域，特别是涉及一种高压氢气泄漏检测方法及系统。

背景技术

氢能有助于我国实现碳达峰与碳中和目标。为完成碳中和任务并实现我国石油安全的战略目标，在我国交通领域，氢能源车辆的普及将成为必然。

现有氢燃料车在燃料储存方面多采用气态高压储氢的方式，但因车辆意外碰撞或设备老化等因素氢燃料车氢气高压储罐有氢气泄漏的危险。氢气的宽可燃范围、快速传播速度以及低点火能使得氢气安全隐患较高，氢安全问题将成为未来氢燃料车推广的关键。氢泄漏事故发生时，若能尽快定位泄漏源从而切断氢气供应并依据泄漏位置采取相应的通风方案，将大幅度降低氢气泄漏爆燃风险。然而因氢燃料车氢气泄漏事故模型较少且事故原因调查不完善，可能成为泄漏源的位置难以预测，在事故发生后对氢气泄漏源快速定位的方法上也鲜有探究。

氢气无色无味，人体无法察觉，现有氢气泄漏源定位往往采用多氢气传感器布置对氢气泄漏进行检测并经算法处理对泄漏源进行定位，泄漏源定位结果精度及定位速度依赖传感器位置及数量的选取。单个传感器为点式检测，检测范围小，测量稳定性和时效性差。多传感器布置能够提高测量的稳定性，但传感器作为障碍物的介入使测量结果误差增大，影响结果的准确性，同时氢燃料车中用于氢气泄漏检测的现有氢传感器布置方案并不成熟，很难快速定位泄漏发生的位置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高压氢气泄漏检测方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高压氢气泄漏检测方法，包括：

利用不同预设位置的光纤光栅感知高压氢气储存装置发生氢气泄漏时产生的超声波；所述光纤光栅在所述超声波的作用下发生形变；

利用解调仪的宽谱光源向所述光纤光栅发射初始光；所述初始光经过环形器入射到所述光纤光栅；所述初始光在发生形变的所述光纤光栅上产生反射光；所述反射光反射回所述解调仪；

利用所述解调仪对所述反射光进行波长检测，得到具体波长；

基于温度补偿原理，根据所述具体波长计算中心波长漂移量；

根据所述中心波长漂移量判断是否出现波长漂移，若是，则确定氢气泄漏事故发生。

优选地，所述根据所述中心波长漂移量判断是否出现波长漂移，若是，则确定氢气泄漏事故发生之后，还包括：

根据不同位置的所述光纤光栅计算得到的所述中心波长漂移量确定超声波声压；

根据超声波在不均匀介质中的衰减行为关系式和所述声压确定泄漏源位置。

优选地，所述根据不同位置的所述光纤光栅计算得到的所述中心波长漂移量确定超声波声压的公式为：