[发明专利]基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置

权利要求书

1.一种基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，包括在待检测天然气传输管道中置入分布式光纤和应变施加装置；所述分布式光纤与光纤测量系统连接；

所述应变施加装置为音叉球或LED光球；

所述音叉球用于在待测管道中漂浮时，与待测管道撞击发出声音，利用声音产生声压，使分布式光纤的光信号产生应变；

所述LED光球用于在待测管道中漂浮时，发出特定的有色光，利用有色光使分布式光纤中的光信号产生应变；

所述光纤测量系统用于获取分布式光纤产生的应变信号，并根据产生的应变信号确定应变施加装置的位置，根据应变施加装置的位置计算天然气传输效率。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述音叉球包括内球壳、外球壳和音叉阵列；所述内球壳内注入氦气，所述内球壳与外球壳的夹层中设置音叉阵列，音叉阵列为多个音叉单元呈圆形阵列均匀排布而成。

3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述音叉单元包括底盘以及安装在底盘上的座筒和音叉；所述音叉设置在座筒的两侧，所述座筒内部设置撞击杆。

4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述音叉单元设有6个，6个音叉单元的底盘分别设置在内球壳的顶部、底部、左侧、右侧、前侧和后侧的球面正中央。

5.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述LED光球包括球体、前翼和后翼；所述球体包括内层球壳、次外层球壳和最外层球壳；所述内层球壳内注入氦气，所述次外层球壳上设有电路板；所述电路板包括电池和多个LED灯管；所述LED灯管呈圆形矩阵固定排布在电路板上；所述前翼和后翼固定安装在最外层球壳上。

6.根据权利要求5所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述内层球壳为弹性材料制作而成，所述次外层球壳为非金属材料制作而成，所述次外层球壳的内外表面敷设防电磁信号的金属涂层，所述最外层球壳由防静电非金属透明材料制成。

7.根据权利要求5所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述最外层球壳的外表面相对的两侧分别对应安装前翼和后翼；所述前翼和后翼分别与最外层球壳通过销钉连接。

8.根据权利要求5所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述次外层球壳上设有过线孔，所述过线孔用于连接LED灯管与电池的电源线通过，相邻的两个过线孔在x方向和y方向上，设置相等的方位差。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述根据产生的应变信号确定应变施加装置的位置，根据应变施加装置的位置计算天然气传输效率，采用如下方法：

速度＝(L2-L1)/(T2-T1)

天然气管道的传输效率＝速度(m/s)×横截面积(平方米)＝m³/s其中，T1和T2分别为天然气运移过程中的某两个时刻，L1为T1时刻由光纤传感器探测到的LED光球或音叉球的位移，L2为T2时刻由光纤传感器探测到的LED光球或音叉球的位移。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，还包括采用如下方法对计算的天然气传输效率进行校正：

校正后的速度＝k×速度平均值

其中，K为校正系数；采用如下方式获取，将LED光球或音叉球与同等质量的氦气球置入同等长度的天然气管道一端，在天然气管道中注入同等压力的天然气，让两只球在天然气的推力下抵达管道的另一端，测量两只球抵达终点的时间，计算出各自的运行速度，校正系数K＝V_氦气/V_{LED光球或音叉球}。