[发明专利]一种海底天然气管道泄漏监测实验平台及其数据处理方法

权利要求书

1.一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，包括光路系统、光电探测系统、信号处理系统及场景模拟系统，所述光路系统上分别连接设置第一光纤组及第二光纤组，所述第一光纤组沿顺时针方向进入场景模拟系统内，并从场景模拟系统穿出，所述第二光纤组沿逆时针进入场景模拟系统内，并从场景模拟系统穿出，所述第一光纤组及第二光纤组从场景模拟系统穿出后分别与光电探测系统相连，所述光电探测系统与信号处理系统电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述光路系统包括激光源（1）、第三光耦合器（2）、第一偏振控制器（3）、第二偏振控制器（11）、第一光耦合器（6）及第二光耦合器（9），所述激光源（1）与光耦合器（2）相连，所述第三光耦合器（2）分别与第一偏振控制器（3）及第二偏振控制器（11）相连，所述第一偏振控制器（3）与第一光耦合器（6）相连，所述第二偏振控制器（11）与第二光耦合器 （9）相接。

3.根据权利要求1所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述场景模拟系统包括无盖不锈钢水槽（8）、设置在无盖不锈钢水槽（8）内的预制泄露孔的硬聚氯乙烯管（7）及设置在预制泄露孔的硬聚氯乙烯管（7）一端的空气压缩机，所述第一光纤组及第二光纤组分别包括信号臂光纤及参考臂光纤，所述第一光纤组及第二光纤组上的信号臂光纤分别设置在预制泄露孔的硬聚氯乙烯管（7）上，用透明胶带固定，并包裹设置金属阻尼隔音毡；所述第一光纤组及第二光纤组上的参考臂光纤外也包裹设置金属阻尼隔音毡，并置于无盖不锈钢水槽（8）中。

4.根据权利要求1所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述光电探测系统包括第一光电探测器（5）、第二光电探测器（4）、第三光电探测器（10）及第四光电探测器（12），所述第一光纤组上的信号臂光纤及参考臂光纤分别与第三光电探测器（10）及第四光电探测器（12）连接，所述第二光纤组的信号臂光纤及参考臂光纤分别与第一光电探测器（5）及第二光电探测器（4）连接。

5.根据权利要求1所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述信号处理系统包括四路同步数据采集卡及与其相连的计算机，所述四路同步数据采集卡与光电探测系统相连。

6.根据权利要求2所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述第三光耦合器（2）采用连接1×2光耦合器，且其与激光源（1）连接后将连续输出光按照50：50的比例分成相等的两道光；所述第一光耦合器（6）及第二光耦合器（9）采用3×3光耦合器，分光比为1：1：1，所述第一光耦合器（6）及第二光耦合器（9）的三个输出端中处于中间的光纤末端设有不透光胶带，并用不透光胶带封住。

7.根据权利要求3所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述预制泄露孔的硬聚氯乙烯管（7）一端和空气压缩机通过橡胶软管连接，另一端通过橡胶软管连接放置在无盖不锈钢水槽（8）外，使气体自然排出到大气环境中，所述无盖不锈钢水槽（8）内水位要漫过预制泄露孔的硬聚氯乙烯管（7）至少50cm。

8.根据权利要求3所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述信号臂光纤及参考臂光纤均采用单模光纤。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种海底天然气管道泄漏监测实验平台的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）利用计算机对四路同步数据采集卡采集的电压信号进行傅里叶变换，得到频谱图；再将频谱图中频率为零的信号置为零，再经过反傅里叶变换得到滤除直流分量的电压信号；

2）将步骤1）中得到滤除直流分量的电压信号进行小波去噪；再在计算机中绘图，得到绘制丽萨如图；对丽萨如图的最小二乘拟合，计算出相位数据；

3）由步骤2）中的相位数据波峰出现的时间差定位泄露发生位置。