一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头的制作方法

本发明涉及管道检测，尤其涉及一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头。

背景技术：

1、随着我国在役输气管道进入老龄期及新建输气管道的迅速发展，输气管道泄漏检测在天然气工业领域具有重要意义。由于具有安全防爆、防电磁干扰等优点，基于光纤干涉仪的光纤传感器在天然气管线监测等领域的应用越来越多，pgc解调算法作为标准的光纤干涉仪解调方法越来越受到人们重视。由于光纤干涉仪在水听器方面获得了大量的关注和研究，pgc解调算法已经越来越完善了。近年来，它也开始了在地震波检测和天然气管线监测中的应用。然而，在天然气管线运行中，由于管道内存在着一些大幅度、宽频带的噪声干扰，有时候会让pgc解调算法失灵。

2、在水中，低频噪声和干扰很多，但是，高频信号在水中衰减很快，因此，很少有高频信号的干扰。而在天然气管道中，金属管道非常有利于高频振动信号的传播。而高压的气流和恶劣的环境非常容易产生高频振动信号，这种高频噪声信号对于pgc解调算法来说是非常严重的干扰，甚至会导致算法完全失效。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，以解决现有技术中存在的上述问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，包括壳体，所述壳体上设有用于与天然气管线连接的接口，所述接口与所述壳体的内腔连通，所述接口内填充固定设有高频多孔金属，所述壳体内设有用于将所述壳体内腔分隔为前腔和后腔的低频多孔金属隔板，所述前腔与所述接口连通；所述前腔内设有第一弹性体，所述第一弹性体的一端与所述低频多孔金属隔板的一面固定连接，所述第一弹性体上设有传感臂光纤，所述传感臂光纤的一端与位于所述后腔内的光纤耦合器的第一输入端口连接，所述传感臂光纤的另一端与所述后腔内的第一光纤反光镜连接，所述传感臂光纤的中部从上至下依次缠绕固定在所述第一弹性体上；所述光纤耦合器的输出端口连接输出光纤的一端，所述输出光纤的另一端伸出所述壳体；所述光纤耦合器的第二输入端口通过参考臂光纤连接第二光纤反光镜，所述第二光纤反光镜设在所述后腔内。

3、本发明的有益效果是：本发明结构设计合理，适合长距离输气管道光纤传感泄漏检测，抗电磁干扰能力强，防爆和防护等级高，能在输油气管道大噪声和大干扰环境中正常工作，且具有良好的检测灵敏度。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述光纤耦合器、所述第一光纤反光镜和所述第二光纤反光镜均安装在所述低频多孔金属隔板上。

6、采用上述进一步方案的有益效果是：光纤耦合器、第一光纤反光镜和第二光纤反光镜安装在低频多孔金属隔板上，不与壳体连接，以减小高频噪声的传导。

7、进一步，所述后腔内固定设有用于将所述后腔分隔为中间腔和器件腔的防爆金属隔板，所述中间腔设在所述前腔和所述器件腔之间，所述光纤耦合器、所述第一光纤反射镜以及所述第二光纤反射镜均设在所述器件腔内；所述中间腔内设有第二弹性体，所述第二弹性体固定设在所述防爆金属隔板上，所述参考臂光纤的中部从上至下依次缠绕固定在所述第二弹性体上。

8、采用上述进一步方案的有益效果是：通过防爆金属隔层能对器件腔内的元件进行进一步保护，确保元件的使用安全；第二弹性体采用形状和材料与第一弹性体完全相同弹性体，正常情况下，第一弹性体和第二弹性体的温度和应变特性完全一致，传感臂光纤和参考臂光纤完全相同，可以补偿温度、大气压力变化等静态的变化，声音信号却可以通过低频多孔金属隔板进行滤波，使传感臂光纤发生变化，和参考臂光纤产生差异，而产生传感信号。

9、进一步，所述光纤耦合器、所述第一光纤反光镜和所述第二光纤反光镜均安装在所述防爆金属隔板上。

10、采用上述进一步方案的有益效果是：不与壳体连接，以减小高频噪声的传导。

11、进一步，所述接口的外壁上设有外螺纹。

12、采用上述进一步方案的有益效果是：在接口的外壁上设置外螺纹，便于与天然气管线连接，确保连接的强度以及稳定性。

13、进一步，所述壳体的中部内壁上设有内螺纹，所述低频多孔金属隔板与所述壳体的内壁通过内螺纹螺纹连接。

14、采用上述进一步方案的有益效果是：低频多孔金属隔板与壳体的内壁通过内螺纹进行连接，方便低频多孔金属隔板的安装和拆卸。

15、进一步，所述壳体为倒圆锥体状，所述接口设在所述壳体的顶部。

16、采用上述进一步方案的有益效果是：壳体采用倒圆锥体状结构，方便壳体底部的元件的安装和加固。

17、进一步，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体通过螺纹可拆卸连接，所述接口设在所述上壳体的顶部，所述光纤耦合器、所述第一光纤反射镜以及所述第二光纤反射镜均设在所述下壳体内。

18、采用上述进一步方案的有益效果是：壳体采用上壳体和下壳体可拆卸安装，方便壳体底部元件的安装。

19、进一步，所述高频多孔金属的孔隙为14mm-16mm。

20、采用上述进一步方案的有益效果是：高频多孔金属的孔隙采用14mm-16mm，这种设计的多孔金属由于其孔隙结构特性，表现出较好的吸声性能，特别是在高频范围，这种孔隙结构可以导致输气管道中高频声波的多次反射和散射，从而使声波能量更多地转化为热能，降低了输气管道高频噪声的影响。

21、进一步，所述低频多孔金属隔板的孔隙为0.1mm-0.3mm。

22、采用上述进一步方案的有益效果是：低频多孔金属隔板的孔隙采用0.1mm-0.3mm，过滤掉输气管道中极低频率的噪声，降低输气管道极低频噪声对干涉型光纤传感头的影响，保证快速变化的动压在前腔和后腔压变的慢平衡，不产生压力突变。

技术特征：

1.一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)上设有用于与天然气管线连接的接口(2)，所述接口(2)与所述壳体(1)的内腔连通，所述接口(2)内填充固定设有高频多孔金属(3)，所述壳体(1)内设有用于将所述壳体(1)内腔分隔为前腔(4)和后腔的低频多孔金属隔板(5)，所述前腔(4)与所述接口(2)连通；所述前腔(4)内设有第一弹性体(6)，所述第一弹性体(6)的一端与所述低频多孔金属隔板(5)的一面固定连接，所述第一弹性体(6)上设有传感臂光纤(7)，所述传感臂光纤(7)的一端与位于所述后腔内的光纤耦合器(8)的第一输入端口连接，所述传感臂光纤(7)的另一端与所述后腔内的第一光纤反光镜(9)连接，所述传感臂光纤(7)的中部从上至下依次缠绕固定在所述第一弹性体(6)上；所述光纤耦合器(8)的输出端口连接输出光纤(10)的一端，所述输出光纤(10)的另一端伸出所述壳体(1)；所述光纤耦合器(8)的第二输入端口通过参考臂光纤(11)连接第二光纤反光镜(12)，所述第二光纤反光镜(12)设在所述后腔内。

2.根据权利要求1所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述光纤耦合器(8)、所述第一光纤反光镜(9)和所述第二光纤反光镜(12)均安装在所述低频多孔金属隔板(5)上。

3.根据权利要求1所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述后腔内固定设有用于将所述后腔分隔为中间腔(13)和器件腔(14)的防爆金属隔板(15)，所述中间腔(13)设在所述前腔(4)和所述器件腔(14)之间，所述光纤耦合器(8)、所述第一光纤反射镜以及所述第二光纤反射镜均设在所述器件腔(14)内；所述中间腔(13)内设有第二弹性体(16)，所述第二弹性体(16)固定设在所述防爆金属隔板(15)上，所述参考臂光纤(11)的中部从上至下依次缠绕固定在所述第二弹性体(16)上。

4.根据权利要求3所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述光纤耦合器(8)、所述第一光纤反光镜(9)和所述第二光纤反光镜(12)均安装在所述防爆金属隔板(15)上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述接口(2)的外壁上设有外螺纹(17)。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述壳体(1)的中部内壁上设有内螺纹(18)，所述低频多孔金属隔板(5)与所述壳体(1)的内壁通过内螺纹(18)螺纹连接。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述壳体(1)为倒圆锥体状，所述接口(2)设在所述壳体(1)的顶部。

8.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述壳体(1)包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体通过螺纹可拆卸连接，所述接口(2)设在所述上壳体的顶部，所述光纤耦合器(8)、所述第一光纤反射镜以及所述第二光纤反射镜均设在所述下壳体内。

9.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述高频多孔金属(3)的孔隙为14mm-16mm。

10.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，其特征在于，所述低频多孔金属隔板(5)的孔隙为0.1mm-0.3mm。

技术总结本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种基于多孔金属的光纤干涉仪传感头，包括壳体，壳体上设有用于与天然气管线连接的接口，接口与壳体的内腔连通，接口内填充固定设有高频多孔金属，壳体内设有低频多孔金属隔板；第一弹性体的一端固定在低频多孔金属隔板上，第一弹性体上设有传感臂光纤，传感臂光纤的一端与光纤耦合器的第一输入端口连接，传感臂光纤的另一端与第一光纤反光镜连接，传感臂光纤的中部缠绕在第一弹性体上，光纤耦合器的第二输入端口通过参考臂光纤连接第二光纤反光镜。本发明的有益效果是：本发明结构设计合理，抗电磁干扰能力强，防爆和防护等级高，能在输油气管道大噪声和大干扰环境中正常工作，且具有良好的检测灵敏度。技术研发人员：黄忠胜,李坤,田野,许小蓓,杨光,任国志,陈海艳,黎健,林小飞,高富超,阙永彬,高涛受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18