随着油气管道运输的蓬勃发展,管道安全问题越来越受到人们的重视,对管道监测方法的要求也随之提高。因此,找到更为有效的管道实时在线监测方法是目前管道监测领域中的主要目标。本文提出一种将光纤光栅(fiber bragg grating,以下简称FBG)传感技术应用于管道健康监测中的方法,这种基于管道环向应变监测管道的方法具有很好的发展前景。第一章为绪论,首先概括了管道运输业的发展状况,列举了管道泄漏事故,指出了管道运输存在的安全隐患,对现存的管道腐蚀和泄漏检／监测技术进行了系统化的描述,分析了各个方法的优缺点,并重点介绍了光纤传感技术,及光纤光栅传感器的应用现状,最后介绍了本文的研究内容。第二章为了对管道局部腐蚀进行长期、实时监测,自行开发了一种FBG应变箍传感器。本章介绍了基于FBG应变箍传感器的管道局部腐蚀监测原理,利用该传感器测量管道的平均环向应变,实现对管道局部腐蚀的监测。将FBG应变箍传感器安装在局部壁厚和圆周角不同程度减小的钢管道外壁上,分别测量各个管段的平均环向应变模拟局部腐蚀试验。利用材料力学理论计算相同压力下不同腐蚀程度管段的平均环向应变,并用有限元软件进行模拟分析。结果表明FBG应变箍传感器能够通过监测管道平均环向应变,反映管道局部腐蚀程度。第三章利用光纤光栅传感器对管道泄漏进行监测,进行了管道泄漏和定位的模拟试验,并通过Matlab编程软件得到泄漏事故发生时传感器接收到负压波泄漏信号的时间拐点。试验结果表明,传感器可以通过测得管道的环向应变信号,进而对管道泄漏现象进行监测和定位,并且定位误差随着管道长度的增加而减小。本章还介绍了将自行开发的FBG应变箍传感器应用于中国航油管线的监测试验中,形成了在线监测系统,并进行了管道泄漏、腐蚀、横向荷载模拟试验,结果表明在线监测系统可以通过闪烁报警和文字提示的方式进行预警,并迅速显示事故发生位置,避免了损失和危害的进一步升级。