ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕКОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УТЕЧЕК ТРУБОПРОВОДА

Аннотация

Разрабатываемый метод контроля утечек в трубопроводе (ТП) предполагает использование ряда волоконно-оптических акселерометров, установленных по длине ТП, для  непрерывного квази-распределенного мониторинга его динамического поведения. Для выбора конструкции волоконно-оптического акселерометра поставлена задача анализа существующих методов и средств контроля вибрации, вызванных утечками, основанных на использовании в них чувствительных элементов типа волоконной брэгговской решетки (ВБР), как наиболее перспективных: устойчивых к электромагнитным помехам и имеющих оптомеханику, работоспособную в широком диапазоне температур. По результатам анализа можно принять решение о влиянии чувствительного элемента на метрологические и технико-экономические характеристики акселерометра в целом, и в частности, на характеристики, определяющие его конструкцию. Общую постановку задачи анализа можно разделить на три основные части: возможность обнаружения утечек (чувствительность), пространственные характеристики анализа – устойчивость к поперечным и произвольным воздействиям, отличающихся от осевых, и, наконец, реализация функции контроля рабочей точки акселерометра. Исходя из результатов анализа по указанным критериям был выбран одноосный акселерометр с двумя параллельными волокнами, в которые встроены по одной ВБР до инерционной массы и после. В ходе анализа было обращено внимание на переход от оптоэлектронных методов опроса акселерометров к радиофотонным. Возможность такого решения подтверждается применением в акселерометре не ВБР, а нового типа чувствительного элемента – адресной волоконной брэгговской структуры (АВБС) волновой l или фазовой π с одним адресом, а также их многоадресных вариантов Nl и Nπ. Для опроса АВБС должен быть построен адресный радиофотонный интеррогатор, существенно более дешевый по параметру массогабаритных показателей РВСиМ (размер, вес, стоимость и потребляемая мощность), по сравнению с оптоэлектронным, а также лучший по метрологическим и технико-экономическим характеристикам. В развитие такого типа акселерометров в работе предложено использование новых АВБС комбинированного типа - (l+l/π)-АВБС, основная адресная частота которых явно не выражена, т.е. не может быть определена по измерениям только на пропускание или только на отражение. Это подтверждает возможность построения линеек квази-распредленных акселерометров или их массивов сложной топологии ТП, что трудно реализуемо при использовании одно- и многоадресных АВБС, не допускающих комбинированного включения.