申请/专利权人：华中科技大学

申请日：2022-07-29

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN115493089B

主分类号：F17D5/02

分类号：F17D5/02;F17D5/06;G01B11/16;G01N29/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2023.05.05#著录事项变更;2023.01.03#实质审查的生效;2022.12.20#公开

摘要：本发明公开了一种钢性管道腐蚀非侵入式、在线监测方法及装置，属于分布式声波传感系统领域。本发明基于钢性管道上敷设的多个腐蚀感知单元，首先采集钢性管道在每个腐蚀感知单元处的相位信息，生成管道空间位置上的分布式相位信息流，然后将相位信息转换为每个腐蚀感知单元处的质量减少量。最后，对腐蚀感知单元处对应的质量减少量进行阈值判断，消除管道局部加压、外界噪声等导致的误报警，由此实现管道腐蚀的在线判断与空间定位。本发明有效解决了管道腐蚀监测技术难以实现全线路、长距离在线监测难题，同时可对不同腐蚀等级进行量化判断与定位。

主权项：1.一种钢性管道腐蚀非侵入式、在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1传感光纤以螺旋形布设方式敷设在管道上，其中第i和第j个散射增强点间的光相位差为： 其中φi，φj分别为第i，j个散射增强点处的相位，ne为传感光纤的有效折射率，dij为两个散射增强点间的距离,λ代表注入光纤中的光的波长；2计算相邻散射增强点之间的相位差： 其中Δφij为第i，j个散射增强点之间的相位差，Δne为腐蚀膨胀引发的传感光纤折射率变化，Δdij为腐蚀膨胀引起的光纤长度变化；3计算相邻散射增强点之间的应变率； 其中Kε为光纤应变折射率系数，Δεij为第i，j个散射增强点之间的传感光纤应变率；4管道在未腐蚀前每圈螺旋形传感光纤的长度为 其中l0,i为第i个腐蚀感知单元处对应的每圈螺旋形传感光纤长度，r0,i为第i个腐蚀感知单元处管道未腐蚀前的半径，si为第i个腐蚀感知单元处对应的光纤螺纹间距；6管道发生腐蚀膨胀后，光纤的螺纹间距不变，由腐蚀膨胀引起的每圈螺旋形传感光纤的长度lc,i为 rc,i为腐蚀膨胀后的管道半径；7管道腐蚀膨胀引起的每圈螺旋形传感光纤的平均应变Δεi等于相邻散射增强点之间的应变率Δεij： 8管道腐蚀膨胀后剩余钢性管道的体积VP,i为： rn,i为腐蚀后管道剩余钢的半径为，si·dijl0,i代表第i个腐蚀感知单元处管道发生腐蚀的长度；VP,i代表第i个腐蚀感知单元处腐蚀膨胀后剩余钢性管道的体积，管道腐蚀膨胀后的锈蚀体积Vri为： 9腐蚀导致的管道质量减少量Δmi为 其中Δmi代表腐蚀导致的管道上第i个腐蚀感知单元处的质量减少量，ρ为钢性管道的密度；10管道发生腐蚀后第i个腐蚀感知单元处铁锈的体积膨胀系数ki定义为： 11将方程式6，10带入方程式9，腐蚀导致的管道质量减少量为 12由方程式3，腐蚀引发的传感光纤相位变化与光纤应变率之间满足Δεi＝M·Δφij12其中应变系数M为 13将方程式12带入方程式11，则腐蚀引发的管道质量减少为

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