[发明专利]基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置及方法

权利要求书

1.一种基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置，其特征在于，包括探测传感器单元，信号收发处理单元，数据分析报警单元，探测传感器单元通过信号收发处理单元与数据分析报警单元连接；其中，探测传感器单元包括光纤和紧固支架，光纤通过紧固支架固定在高能管道的上方；信号收发处理单元包括激光驱动装置、波分复用器、光电检测器、信号处理器，激光驱动装置通过波分复用器与光纤连接，光纤通过波分复用器与光电检测器的输入端连接，光电检测器的输出端与信号处理器的输入端连接；数据分析报警单元包括PC终端和报警指示器，信号处理器的输出端与PC终端连接，报警指示器与PC终端连接；激光驱动装置用于发射激光，光纤用于传输激光驱动装置发射的激光并传输其反向的散射光，波分复用器用于将激光传输到光纤中、将光纤中反向的散射光分离为斯托克斯光和反斯托克斯光，光电检测器用于接收斯托克斯光和反斯托克斯光并将其转换为电信号，信号处理器用于得到斯托克斯光和反斯托克斯光的光强比，PC终端用于计算不同光强比所对应的温度，同时根据光纤中激光的传播速率及反向的散射光的回波时间，对所测温度处的位置进行定位，报警指示器用于在温度超出预设值时进行报警。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置，其特征在于，所述光纤为金属涂层光纤。

3.根据权利要求1或2所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置，其特征在于，所述光电检测器为雪崩光电二极管。

4.根据权利要求1或2所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置，其特征在于，所述光电检测器与信号处理器之间还设置有放大器。

5.根据权利要求4所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置，其特征在于，信号收发处理单元与数据分析报警单元安装在常规岛控制室内。

6.根据权利要求5所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置，其特征在于，紧固支架的上半部和下半部沿周向包裹高能管道，紧固支架的上半部与下半部的边缘处通过螺栓和垫片紧固，上半部的顶端设置光纤定位环，光纤穿过光纤定位环，光纤定位环的顶部设置固定调整螺栓，压块设置在固定调整螺栓的底部，固定调整螺栓通过压块对光纤施加径向力，使光纤定位在光纤定位环的底部处。

7.根据权利要求6所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测装置，其特征在于，在核岛反应堆厂房内安装有反应堆压力容器和三个冷却剂环路，每个冷却剂环路均包括蒸汽发生器、冷却剂泵、主管道热段、主管道过渡段和主管道冷段，将三个冷却剂环路中的主管道热段、主管道过渡段和主管道冷段作为目标管道，探测传感器单元中的光纤和紧固支架覆盖目标管道。

8.一种基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，将光纤通过紧固支架固定在高能管道的上方，激光在光纤中向前传播，将其反向的散射光分离为斯托克斯光和反斯托克斯光，接收斯托克斯光和反斯托克斯光并将其转换为电信号，获取斯托克斯光和反斯托克斯光的光强比，计算不同光强比所对应的温度；根据光纤中激光的传播速率及反向的散射光的回波时间，对所测温度处的位置进行定位，在温度超出预设值时进行报警。

9.根据权利要求8所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测方法，其特征在于，获取斯托克斯光和反斯托克斯光的光强比，具体通过累加平均的方法得到，累加平均的方法是通过在单位时间内多次采集斯托克斯光强度信号和反斯托克斯光强度信号，对多次采集的斯托克斯光强度信号和反斯托克斯光强度信号分别进行数学平均处理。

10.根据权利要求8或9所述的基于分布式光纤测温的核电厂管道泄漏探测方法，其特征在于，计算不同光强比所对应的温度，具体通过斯托克斯光和反斯托克斯光的光强比与温度的函数关系得到，斯托克斯光和反斯托克斯光的光强比与温度之间的关系式为：其中P_AS为反斯托克斯光强，P_S为斯托克斯光强，λ_AS为反斯托克斯光的波长，λ_S为斯托克斯光的波长，h为普朗克常数，K为玻尔兹曼常数，Δr为偏移波数，T为绝对温度，c为光在真空中的传播速度。