CN104199159A - 同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，该光缆包括测温光纤单元、测应变光纤单元和扁平型带状的护套组成，扁平型带状的护套将测温光纤单元和测应变光纤单元紧密包覆，扁平型带状的护套以粘接方式或机械方式固定在被测对象表面。测温光纤单元由多根铠装绞线和处于中心的一次被覆光纤组成；克服了现有圆型结构传感缆与被测对象接触传感面积小、难固定、易位移、测温和测应变（应力）易相互干扰等不足；测应变光纤单元是紧包光纤。采用扁平带状缆结构，与被测对象接触传感面积大，可用粘接或机械式固定在被测对象表面，缆内的紧包光纤用于测应变、带有铠装线的松结构一次被覆光纤用于测温度，同时具有监测温度和应变的功能。
Description
技术领域
本发明涉及传感光缆，尤其涉及一种同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆。
背景技术
分布式光纤测量传感系统能在整条光纤的连续长度上，以距离的连续函数形式给出被测信息随光纤长度方向的变化，光纤既是传感元件还同时是检测信息的传输元件。
近年来，光纤分布式传感技术己广泛应用在输油气管道的泄漏、大中型变压器和发电机组及输电线缆的温度场变化、大坝桥梁结构振动和形变、舰船及航天航空器等大型设备和工件的温度和应变检测等场合，对国民经济和国防建设具有重大意义。
在工程中，相对脆弱的光纤需要加以保护，光纤是以光缆的型式应用的，光缆的基本型式是光纤加上保护结构，按光纤与保护结构的关联度，主要分为紧结构和松结构两种。
分布式光纤测量传感系统大致可分为应变（应力）和温度两大类，虽然两者都希望外界的应变（应力）和温度尽快地传递并作用到光纤上，然而，光纤的应变会对温度检测造成干扰。所以，检测应变（应力）时希望缆内的光纤是紧结构的，而检测温度时则希望光纤在缆内是松结构的。
目前，几乎所有的传感光缆外形都为圆柱形，当安装固定在被测对象表面时只能是线接触，过小的接触面积不但减弱了信息的传递能力，还对安装固定造成困难，往往会产生光缆与被测对象表面的相对位移，导致测量位置偏离、应变测量误差很大甚至无法读出数据。
另外，在将传感光缆固定安装和运行时，需要光缆具有一定的机械强度（如抗拉和抗压等）。所以，急需一种与被测对象能大面积接触安装、应变（应力）和温度检测互不干扰的传感光缆来满足要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆。
本发明采用的技术方案是：
同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，该光缆包括测温光纤单元、测应变光纤单元和扁平型带状的护套组成，所述扁平型带状的护套将测温光纤单元和测应变光纤单元紧密包覆，所述扁平型带状的护套以粘接方式或机械方式固定在被测对象表面。
所述测温光纤单元由多根铠装绞线和处于中心的一次被覆光纤组成，所述一次被覆光纤设置在铠装绞线中心的空隙内，所述铠装线的数量为3-8根，所述一次被覆光纤至少为1根。
所述一次被覆光纤的被覆材料为光固化丙稀酸酯涂层、聚酰亚胺涂层或金属涂层，一次被覆光纤在铠装线内的光纤余长应根据被测对象最大应变量来定，在被测对象产生最大应变量时的光纤余长≥0.05%。
所述测应变光纤单元是紧包光纤，紧包光纤的筛选强度为100kpsi或200kpsi。
所述扁平型带状的护套以粘接方式固定在被测对象表面，该光缆包括一个测温光纤单元和两个测应变光纤单元及扁平型带状的护套，所述测温光纤单元处于缆的中心位置，两个测应变光纤单元处于缆的两侧；所述扁平型带状的护套的一个平面采用粘接剂粘接在被测对象的表面，缆的承力部位是缆横截面的中间，即测温光纤单元铠装绞线的上下两侧。
所述扁平型带状的护套以机械方式固定在被测对象表面，该光缆包括两个测温光纤单元和两个测应变光纤单元及扁平型带状的护套，两个测温光纤单元处于缆的两侧，两个测应变光纤单元处于中间；所述带状的护套可用夹具固定在被测对象的表面，承力夹持部位在缆的横截面两侧，即测温光纤单元铠装绞线的上下两侧。
本发明的有益效果：克服了现有圆型结构传感缆与被测对象接触传感面积小、难固定、易位移、测温和测应变（应力）易相互干扰等不足；采用扁平带状缆结构，与被测对象接触传感面积大，可用粘接或机械式固定在被测对象表面，缆内的紧包光纤用于测应变（应力）、带有铠装线的松结构一次被覆光纤用于测温度，同时具有监测温度和应变的功能。
附图说明
图1是粘接方式固定的扁平型带状传感光缆结构示意图。
图2是机械方式固定的扁平型带状传感光缆结构示意图。
其中：1、一次被覆光纤，2、紧包光纤，3、铠装绞线，4、铠装层空隙，5、扁平型带状的护套。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
根据本发明所进行的缆外形及尺寸、内部单元的数量和具体分布位置之任何调整均在本发明权利要求保护范围内。
参考图1，本发明的同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，该光缆包括测温光纤单元、测应变光纤单元和扁平型带状的护套5组成，扁平型带状的护套5将测温光纤单元和测应变光纤单元紧密包覆，扁平型带状的护套5以粘接方式固定在被测对象表面，该光缆包括一个测温光纤单元和两个测应变光纤单元及扁平型带状的护套5，测温光纤单元处于缆的中心位置，两个测应变光纤单元处于缆的两侧；扁平型带状的护套5的一个平面采用粘接剂粘接在被测对象的表面，缆的承力部位是缆横截面的中间，即测温光纤单元铠装绞线的上下两侧。
上述测温光纤单元由多根铠装绞线3和处于中心的一次被覆光纤1组成，一次被覆光纤1设置在铠装绞线3中心的空隙内，铠装线的数量为3-8根（通常为6根），其单线直径越大和数量越多则机械强度越大，一次被覆光纤至少为1根（图1显示2根），铠装层空隙4越大，能容纳的一次被覆光纤1的数量就越多。根据缆的工作环境要求，铠装绞线3材料可以选择高强度钢丝等金属材料或其他合适的非金属材料。
一次被覆光纤1的标称外径为0.2-0.3mm，多根光纤的表面应着色以辨别线序；根据测量温度的范围，一次被覆光纤1的被覆材料为光固化丙稀酸酯涂层、聚酰亚胺涂层或金属涂层，其属性可以是多模光纤、单模光纤或经其他技术处理的特殊光纤，一次被覆光纤1在铠装线内的光纤余长应根据被测对象最大应变量来定，在被测对象产生最大应变量时的光纤余长≥0.05%。
测应变光纤单元是紧包光纤2，紧包光纤2的外径通常为0.5-1.5mm，根据测量应变（应力）的范围，紧包光纤的筛选强度为100kpsi（1%应变和1秒）或200kpsi（2%应变和1秒）。
扁平型带状的护套5的具体尺寸和形状及材料根据被测对象的具体条件而定，通常采用高密度聚乙烯等热塑性材料挤制而成，测温光纤单元和测应变光纤单元的间距根据被测对象表面的形态而定。
实施例2
参考图2，扁平型带状的护套5以机械方式固定在被测对象表面，该光缆包括两个测温光纤单元和两个测应变光纤单元及扁平型带状的护套5，两个测温光纤单元处于缆的两侧，两个测应变光纤单元处于中间；带状的护套可用夹具固定在被测对象的表面，承力夹持部位在缆的横截面两侧，即测温光纤单元铠装绞线的上下两侧。
上述测温光纤单元由多根铠装绞线和处于中心的一次被覆光纤组成，一次被覆光纤1设置在铠装绞线3中心的空隙内，铠装线的数量为6根，一次被覆光纤至少为2根。其余结构同实施例1。
本发明所要解决的技术问题：一是增大传感光缆表面与被测对象平面的接触面积，提高被测分布信息的传递灵敏度；二是测温单元与测应变（应力）单元分别釆用松结构和紧结构，隔离检测时的相互干扰从而提高检测的准确度；三是这种传感光缆能够被合理的方法进行安装，在运行中不发生位移，保证检测的重复性。
本发明克服了现有圆型结构传感缆与被测对象接触传感面积小、难固定、易位移、测温和测应变（应力）易相互干扰等不足。采用扁平带状缆结构，与被测对象接触传感面积大，可用粘接或机械方式固定在被测对象上，缆内的紧包光纤用于测应变（应力）、带有铠装线的松结构一次被覆光纤用于测温度，同时具有监测温度和应变的功能。
Claims (6)
1.同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，其特征在于：该光缆包括测温光纤单元、测应变光纤单元和扁平型带状的护套组成，所述扁平型带状的护套将测温光纤单元和测应变光纤单元紧密包覆，所述扁平型带状的护套以粘接方式或机械方式固定在被测对象表面。
2.根据权利要求1所述的同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，其特征在于：所述测温光纤单元由多根铠装绞线和处于中心的一次被覆光纤组成，所述一次被覆光纤设置在铠装绞线中心的空隙内，所述铠装线的数量为3-8根，所述一次被覆光纤至少为1根。
3.根据权利要求2所述的同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，其特征在于：所述一次被覆光纤的被覆材料为光固化丙稀酸酯涂层、聚酰亚胺涂层或金属涂层，一次被覆光纤在铠装线内的光纤余长应根据被测对象最大应变量来定，在被测对象产生最大应变量时的光纤余长≥0.05%。
4.根据权利要求1所述的同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，其特征在于：所述测应变光纤单元是紧包光纤，紧包光纤的筛选强度为100kpsi或200kpsi。
5.根据权利要求1所述的同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，其特征在于：所述扁平型带状的护套以粘接方式固定在被测对象表面，该光缆包括一个测温光纤单元和两个测应变光纤单元及扁平型带状的护套，所述测温光纤单元处于缆的中心位置，两个测应变光纤单元处于缆的两侧；所述扁平型带状的护套的一个平面采用粘接剂粘接在被测对象的表面，缆的承力部位是缆横截面的中间，即测温光纤单元铠装绞线的上下两侧。
6.根据权利要求1所述的同时监测温度和应变的扁平型带状传感光缆，其特征在于：所述扁平型带状的护套以机械方式固定在被测对象表面，该光缆包括两个测温光纤单元和两个测应变光纤单元及扁平型带状的护套，两个测温光纤单元处于缆的两侧，两个测应变光纤单元处于中间；所述带状的护套可用夹具固定在被测对象的表面，承力夹持部位在缆的横截面两侧，即测温光纤单元铠装绞线的上下两侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20141210 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |