一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜的製作方法
2023-06-13 16:26:16
專利名稱：一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感光纜。
背景技術：
近年來，利用光時域反射(0TDR)技術的分布式光纖傳感系統得到了迅速的發展。 其中利用布裡淵散射光對應變和溫度的敏感性，來製作傳感定位系統受到很多高科技公 司的青睞。當布裡淵散射光通入單模光纖中傳輸時，由於光纖受到應力或溫度變化，光纖 中的布裡淵散射光就會產生頻移，通過對頻移量的分析處理，可計算出光纖所受應變和溫 度數值。現有技術中比較好的分布式光纖應變和溫度傳感測量系統測量的應變精度可達 20 ii e (0.002% )，溫度精度可達rC，測量距離達50Km，可用於橋梁、大壩、油氣管道、隧 道、倉庫和電力線路等設施的安全監控等場合。 但是由於布裡淵散射光同時對應變和溫度敏感，通過現有的能夠同時感應溫度和 應變的複合光纖所構成的光纜，其由於受溫度感應的影響，不能準確測量出應變數值，本實 用新型正是基於上述背景下而做出的技術改進。
實用新型內容本實用新型目的就是為了克服現有技術的不足而提供一種能夠更加準確的得到 應變測量值的傳感光纜。 為了達到上述發明目的，本實用新型的技術方案為一種用於應變和溫度檢測的 傳感光纜，它包括矽橡膠保護層、插設在所述矽橡膠保護層內的至少一根用於同時感應溫 度和應力變化的複合光纖、插設在所述矽橡膠保護層內的用於感應溫度變化的軟管光纖單 元、包覆在所述矽橡膠保護層外周的護套層，所述的軟管光纖單元包括金屬軟管、設置在所 述金屬軟管內的至少一根溫度感應光纖，在檢測時，通過複合光纖測出的應變_溫度數值 並以軟管光纖單元測出的溫度數值作補償從而得到所需應變力數值。 作為對本實用新型的進一步改進，所述的護套層包括與所述矽橡膠保護層外周相
緊密貼合的玻璃紗編織層、包裹在所述玻璃紗編織層外周的由玻璃紗編織並用聚醯亞胺樹
脂浸塗而成的外護層，從而可使得光纜得到良好的機械和化學保護作用。 所述的複合光纖為1 4根。 所述的複合光纖為單模光纖或多模光纖。 作為本實用新型的另一進一步的技術改進，所述的每根溫度感應光纖包括纖芯、 依次包覆在所述的纖芯外周的光纖包層、碳密封層以及聚醯亞胺塗層。碳密封層的塗覆可 使得光纖不受潮氣的侵蝕，從而可延長光纖的使用壽命，而在最外層塗覆聚醯亞胺可保證 光纜能夠在極端的溫度環境下進行工作，從而可使得本實用新型的應用場合得到推廣。 所述的金屬軟管由金屬薄片相螺旋繞制而成。 由於上述技術方案的運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點由於軟管 光纖單元僅能對溫度變化進行檢測，複合光纖可同時檢測應變和溫度的變化，從而可根據軟管光纖單元檢測的溫度變化補償複合光纖的溫度效應，將兩者測量值進行對比，從而能 得到精確的應變測量值。同時本實用新型傳感光纜可以根據敷設的環境情況做成多種形 狀，以便於布放在各種測量場合，大大節約了施工及維護成本，具有較好的市場推廣價值， 特別適合在火災檢測、低溫容器、高溫管線檢測、熱系統的遠程控制，蒸汽發電機的監控，以 及在航天、航空、核裝置等軍事系統中應用。
附圖1為本實用新型傳感光纜橫截面視圖； 附圖2為本實用新型溫度感應光纖的結構示意圖； 其中1、矽橡膠保護層；2、複合光纖；3、軟管光纖單元；31、金屬軟管；32、溫度感 應光纖；321、纖芯；322、光纖包層；323、碳密封層；324、聚醯亞胺塗層；4、護套層；41、玻璃
紗編織層；42、外護層；具體實施方式下面將結合附圖對本實用新型優選實施方案進行詳細說明 如圖1所示的傳感光纜，其是將多根可同時檢測溫度和應變的複合光纖2與一根 內設有若干條可感應溫度變化的光纖的軟管光纖單元3用矽橡膠保護層1包裹後再用護套 層4圍覆而成。 具體地，在本實施例中，複合光纖2為四根，其採用單模或多模光纖(直徑為 0. 25mm)，矽橡膠保護層1與其緊密接合，從而光纜受到的應變可直接傳遞到此光纖2上。 軟管光纖單元3包括金屬軟管31、內設在金屬軟肝31中的多根溫度感應光纖32， 其中，金屬軟管31由不鏽鋼薄片相螺旋繞制而成，光纖32主要由纖芯321、依次包覆在纖 芯321外的光纖包層322、碳密封層323以及聚醯亞胺塗層構成，如圖2所示，其中，碳密封 層323用以保護纖芯321，既保護光纖不受潮氣的侵襲又使光纖有極佳的耐候性，最外層塗 覆聚醯亞胺，可使得光纖能夠適應極端的溫度環境。由於軟管光纖單元3內的光纖32是以 自由狀態存在於光纜之中，這樣光纜所受到的應變完全不會傳遞到此光纖上去。因此，該軟 管光纖單元3隻作為溫度傳感元件使用。 外護層4由玻璃紗編織形成的玻璃紗編織層41以及由玻璃紗編織而成並用聚醯 亞胺樹脂浸塗而成的外護層42構成。用玻璃紗編制起到保護光纖不致被破壞性拉斷，由玻 璃紗編織並用聚醯亞胺樹脂浸塗而成的外護層42能對光纜起到良好的機械和化學保護作 用，並可在-18(TC +30(TC溫度範圍內工作，從而可以使此光纜應用到極端氣象條件下。 本實用新型傳感光纜用於BOTDR分布式光纖傳感系統中作為傳感元件使用時，其 複合光纖同時檢測應變和溫度的變化，而軟管光纖單元只檢測溫度變化，通過軟管光纖單 元測出的溫度參數進行補償計算，從而能補償複合光纖的溫度效應，最終得到應變的純測 量值。 而且本實用新型傳感光纜在製造時可根據用戶的布放情況做成不同的形狀，以便 光纜能夠很好的固定在被測的土木工程結構或油氣管道表面上。光纜內用玻璃紗編織起到 抗張作用，在布放和使用過程中保護光纖本身不會受到較大拉伸力。採用聚醯亞胺作為外 護套，是因為聚醯亞胺是一種耐溫等級較高，力學性能、介電性能、耐腐性能等較好的一種高分子材料，它的一個重要特點是沒有一個明顯的熔化點，熱膨脹係數極小，可以保證在艱苦的操作條件下，保持布放的尺寸和功能穩定，可以在低溫到高溫482度甚至更高一點範
圍內連續穩定的工作，以保證光纜的使用壽命。
權利要求一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜，其特徵在於它包括矽橡膠保護層(1)、插設在所述矽橡膠保護層(1)內的至少一根用於同時感應溫度和應力變化的複合光纖(2)、插設在所述矽橡膠保護層(1)內的用於感應溫度變化的軟管光纖單元(3)、包覆在所述矽橡膠保護層(1)外周的護套層(4)，所述的軟管光纖單元(3)包括金屬軟管(31)、設置在所述金屬軟管(31)內的至少一根溫度感應光纖(32)。
2. 根據權利要求1所述的一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜，其特徵在於所述的護套層(4)包括與所述矽橡膠保護層(1)外周相緊密貼合的玻璃紗編織層(41)、包裹在所述玻璃紗編織層(41)外周的由玻璃紗編織並用聚醯亞胺樹脂浸塗而成的外護層(42)。
3. 根據權利要求1所述的一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜，其特徵在於所述的複合光纖(2)為1 4根。
4. 根據權利要求1或3所述的一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜，其特徵在於所述的複合光纖(2)為單模光纖或多模光纖。
5. 根據權利要求1所述的一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜，其特徵在於所述的每根溫度感應光纖(32)包括纖芯(321)、依次包覆在所述的纖芯(321)外周的光纖包層(322)、碳密封層(323)以及聚醯亞胺塗層(324)。
6. 根據權利要求1或5所述的一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜，其特徵在於所述的金屬軟管(31)由金屬薄片相螺旋繞制而成。
專利摘要本實用新型涉及一種用於應變和溫度檢測的傳感光纜，它包括矽橡膠保護層、插設在矽橡膠保護層內的至少一根用於同時感應溫度和應力變化的複合光纖、插設在矽橡膠保護層內的用於感應溫度變化的軟管光纖單元、包覆在矽橡膠保護層外周的護套層，所述的軟管光纖單元包括金屬軟管、設置在金屬軟管內的至少一根溫度感應光纖，在檢測時，通過複合光纖測出的應變-溫度數值並以軟管光纖單元測出的溫度數值作補償從而得到所需應變力數值，特別適合在火災檢測、低溫容器、高溫管線檢測、熱系統的遠程控制，蒸汽發電機的監控，以及在航天、航空、核裝置等軍事系統中應用。
文檔編號G01B11/16GK201488836SQ20092014253
公開日2010年5月26日 申請日期2009年4月20日 優先權日2009年4月20日
發明者劉意, 張海軍, 沈小平, 錢慧芳, 陳炳炎 申請人:江蘇通鼎光電股份有限公司