一种带冗余功能的同轴电缆应变监测系统的制作方法

本发明涉及一种应变监测系统，具体涉及一种使用同轴电缆的油气管道应变监测系统，属于结构健康监测领域。

背景技术：

1、油气管道往往穿越不同地质环境，受地震、地质滑坡等自然灾害的影响。对油气管道实时监测可以在第一时间发现这些外部因素对管道造成的影响，及时采取应对措施。应变监测系统不仅能够提高油气管道的安全性和可靠性，还能优化运营，降低成本，确保符合法规要求，因此对油气管道的管理和维护具有不可替代的重要作用。

2、振弦式应变计和分布式光纤被广泛的运用在油气管道的应力应变监测中。振弦式应变计属于点式传感，当监测点较少时较为经济；分布式光纤属于分布式传感，能够对几十千米的油气管道上进行监测，监测点达到成百上千个，在长距离监测时有很大的优势。

3、但是，无论是振弦式应变计的监测方案还是分布式光纤的监测方案，都有一个缺点，即监测的应变量程较小。一个典型的振弦式应变计能测量±3000微应变，经过特殊设计用于大应变测量的振弦式应变计能测量±6000微应变。受制于玻璃光纤的断裂极限，常见的分布式光纤能测的应变量程为±20000微应变。

4、在某些自然条件恶劣的情况下，油气管道承受大形变，超出振弦式应变计和分布式光纤能测量的量程。此时使用同轴电缆的应变监测系统能对油气管道大形变进行监测。同轴电缆能承受±150000微应变，是大形变测量的有利手段。但是，面对泥石流、滑坡等极端自然条件，同轴电缆也有可能出现损坏。

5、因此，有必要提供一种带冗余的同轴电缆应变监测系统，对油气管道的大变形进行监测。

技术实现思路

1、为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带冗余的同轴电缆应变监测系统，用于油气管道大变形监测。

2、为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

3、一种带冗余功能的同轴电缆应变监测系统，包括设有若干应变传感器的同轴电缆，和矢量网络分析仪；

4、所述同轴电缆的一端接矢量网络分析仪的a端口，

5、所述同轴电缆的另一端接电子开关，所述电子开关用于在匹配电阻和矢量网络分析仪b端口或另一矢量网络分析仪的b端口之间切换。

6、若干矢量网络分析仪由若干同轴电缆通过电子开关依次串接。

7、上述矢量网络分析仪接数据采集仪，数据采集仪及电子开关通过无线模块接云端主机；

8、所述矢量网络分析仪用于获取应变传感器测得的应变数据，通过数据采集仪发送到云端主机。

9、进一步的上述云端主机根据接收的应变数据，控制电子开关在匹配电阻和矢量网络分析仪的b端口之间切换。

10、上述同轴电缆的特性阻抗为50欧姆，匹配电阻为50欧姆。

11、上述应变传感器固定在油气管道上，所述同轴电缆铺设在油气管道旁。

12、本发明的有益之处在于：

13、本发明的一种带冗余功能的同轴电缆应变监测系统，当系统正常工作时，连接匹配电阻的同轴电缆的应变测量精度较高；当同轴电缆或应变传感器的任意一处损坏时，通过电子开关使得同轴电缆的原来接入匹配电阻的另一端切换到另一个矢量网络分析仪的微波发射端口，使得同轴电缆的两端分别射入微波，虽然应变测量精度降低，但是大部分应变传感器仍能工作，可继续进行监测。且同轴电缆应变传感器固定在油气管道上，同轴电缆铺设在油气管道旁；应变传感器由于和油气管道一起埋设在土体里，既能测量拉应变也能测量压应变。

14、本发明的一种使用同轴电缆的油气管道应变监测系统，其结构简单，使用方便，监测效果好，效率高，可充分利用损坏的同轴电缆及应变传感器，并可根据反馈的应变数据判定同轴电缆的损坏位置，便于及时进行检修，具有很强的实用性和广泛的适用性。

技术特征：

1.一种带冗余功能的同轴电缆应变监测系统，其特征在于，包括设有若干应变传感器的同轴电缆，和矢量网络分析仪；

2.根据权利要求1所述的应变监测系统，其特征在于，若干矢量网络分析仪由若干同轴电缆通过电子开关依次串接。

3.根据权利要求1所述的应变监测系统，其特征在于，所述矢量网络分析仪接数据采集仪，数据采集仪及电子开关通过无线模块接云端主机；

4.根据权利要求3所述的应变监测系统，其特征在于，所述云端主机根据接收的应变数据，控制电子开关在匹配电阻和矢量网络分析仪的b端口之间切换。

5.根据权利要求1所述的应变监测系统，其特征在于，所述同轴电缆的特性阻抗为50欧姆，匹配电阻为50欧姆。

6.根据权利要求1所述的应变监测系统，其特征在于，所述应变传感器固定在油气管道上，所述同轴电缆铺设在油气管道旁。

技术总结本发明的一种带冗余功能的同轴电缆应变监测系统，包括设有若干应变传感器的同轴电缆，和矢量网络分析仪；同轴电缆的一端接矢量网络分析仪的A端口，同轴电缆的另一端接电子开关，电子开关用于在匹配电阻和矢量网络分析仪B端口或另一矢量网络分析仪的B端口之间切换。当系统正常工作时，连接匹配电阻的同轴电缆的应变测量精度较高；当同轴电缆或应变传感器的任意一处损坏时，通过电子开关使得切换到另一个矢量网络分析仪的微波发射端口，传感器仍能工作，可继续进行监测。其结构简单，使用方便，监测效果好，可充分利用损坏的同轴电缆及应变传感器，并可根据反馈的应变数据判定同轴电缆的损坏位置，及时检修，具有很强的实用性和广泛的适用性。技术研发人员：接智成,钱利涛,洪华彬,何津,张昭受保护的技术使用者：南京嘉兆技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17