CN102564475A - 可现场校准的光纤传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可现场校准的光纤传感装置，包括壳体和安装在壳体内部的曲线型支架，壳体内部还设有固定支架，固定支架上安装有调整螺杆，曲线型支架内侧相对的两个面上分别设有多个变形齿一和多个变形齿二，变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，变形齿一与变形齿二的头部之间形成至少供两个信号光纤穿过的曲线形通道，且穿设在曲线形通道内部的信号光纤的数量至少为两根，信号光纤中至少有一根为校准信号光纤，校准信号光纤两端中至少有一端连接光纤连接器，信号光纤中的其它光纤与测试单元相接，测试单元还连接处理单元。本发明采用并行双信号光纤的结构来实现，能够现场调整和校准，进而提高了工作效率，保证系统正常运行。

Description

可现场校准的光纤传感装置

技术领域

本发明一种光纤传感装置，尤其是涉及一种可现场调节、测试、校准的光纤传感装置。

背景技术

传统电信号传感装置的连接线接续比较简单，通过简单的压接就可以使两个连接线的端头固定于一体，其连接和断开后再连接的工作相对比较简单；而两个光纤的连接就困难得多，常用的通信光纤的包层外径是125微米，单模光纤的纤芯仅有8-9微米，在接续时要求纤芯的偏差不大于1微米，这需要专门的熔接机才能完成接续，并且还需要热缩套管的保护以及非常小心的盘纤固定，在光纤芯数较多时需要加倍的细致和精心。所以作为一个分布式或准分布的光纤传感系统中包含有众多光纤传感单元，这些光纤传感单元串联在一根或数根光纤链路上，当需要对其中的某一个光纤传感单元的进行现场校准和检测时就需要现场的调节和机房测试仪器的监测来完成，其沟通联络不方便，并需要投入较多的人力物力；或断开光纤传感单元与光纤链路的连接，并与现场的测试仪器连接后调整及进行现场校准和检测，然后再将光纤传感单元与光纤链路连接恢复原有的光纤链路，可以看出两种方法均存在着工作效率低、成本高的缺点。

光纤微弯传感装置是结构最简单的光纤传感装置之一，其与作为检测装置的光时域反射计(OTDR)组合就可以构成一分布式或准分布式光纤传感系统，为保证光纤传感单元的稳定、可靠使用，常常将光纤传感装置中的信号光纤与传输光纤固定熔接，当采取通过断开传感装置的光纤链路连接进行现场测试校准的方式时将导致工作效率的低下和成本的显著提高另一方面，光纤微弯传感装置对组装精度要求较高，出厂时也许是校准合格的，但到使用现场后、或经过长途的运输、以及安装后或由于温度、振动、壳体变形等多种因素影响而不得不需要再次调整和校准，这种情况在安装后出现的可能性会更大一些。分布式或准分布式的光纤传感系统中的传感装置可能分布在数百米、数公里甚至是数十公里的范围内，如果在现场调整、而在相隔甚远的机房监测势必需要投入更多的人力物力，沟通也比较困难，特别是在野外有些地区甚至没有被移动信号覆盖情况下沟通更不方便，这都造成了工作效率的降低以及成本的增加，然而随着分布式或准分布系统的增多以及监测范围的扩展，这种现象还会增多，所以需要一种现场不需要断开光纤传感装置与传输光纤链路的情况下就可以调整和校准的光纤传感装置，以提高分布式或准分布式系统的维护性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可现场校准的光纤传感装置，其采用并行双信号光纤的结构来实现，具有结构简单、设计合理、成本低且使用方式灵活、使用效果好的特点，能够现场调整和校准，进而提高了工作效率，保证系统正常运行，同时具有广阔的市场应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：包括壳体和固定安装在壳体内部的曲线型支架，所述壳体内部还设置有供所述曲线型支架下端部安装的固定支架，所述固定支架上固定安装有调整螺杆，所述调整螺杆与固定支架的连接方式为螺纹连接，所述调整螺杆上端固定连接底板，所述底板位于壳体内部，所述底板上端与所述曲线型支架下端连接，所述曲线型支架上端与壳体内壁连接，所述曲线型支架内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一和多个变形齿二，所述变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，所述变形齿一与变形齿二的头部之间形成至少供两个信号光纤穿过的曲线形通道，所述信号光纤穿设在所述曲线形通道内部，且穿设在所述曲线形通道内部的所述信号光纤的数量至少为两根，所述信号光纤中至少有一根为校准信号光纤，所述校准信号光纤两端中至少有一端连接光纤连接器，所述光纤连接器安装在壳体外侧壁上，所述信号光纤中的其它光纤通过光缆与测试单元相接，所述测试单元还连接处理单元。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述信号光纤的数量为两个，且其中一根为信号光纤一，另一根为校准信号光纤，所述信号光纤一通过光缆与远端的测试单元相接，所述校准信号光纤的两端分别与光纤连接器一和光纤连接器二相接，所述光纤连接器一和光纤连接器二均固定在壳体上或均位于预留空间内部，所述预留空间设置在壳体外侧壁上。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述校准信号光纤的一端连接光反射装置，所述光反射装置另一端连接1X2光耦合器的1口，所述1X2光耦合器的2口分别接两根光纤，且所述两根光纤的端头分别连接光纤连接器一和光纤连接器二。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述曲线型支架上端与壳体内壁之间设置有辅助弹簧，所述曲线型支架卡装在辅助弹簧下端与连接底板上端之间。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述辅助弹簧下端与所述曲线型支架上端之间卡装有振子。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述壳体上端安装有探杆，所述探杆与壳体滑动配合，所述探杆下端与所述曲线型支架上端固定连接。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述壳体上布设有透气孔，所述变形齿一全部或部分为功能材料变形齿，所述变形齿二全部或部分为功能材料变形齿。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述光反射装置为光反射镜、光纤光栅或含有气泡的光纤。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述曲线型支架为曲线形壳体、弹簧、锯齿形支架或波纹管。

上述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述壳体外部标记有识别编码。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。

2、在光纤传感装置中的曲线形支架上保护的两个信号光纤基本处于相同的状态，这样只要检测出校准信号光纤的状态就知道传感用信号光纤的情况，通过调节调整螺杆就可以现场改变信号光纤的状态。

3、在现场采用光源-光功率计分别于光纤传感装置上的校准信号光纤的两个光纤连接器连接，就可以知道校准信号光纤的状态，由于信号光纤的状态与校准信号光纤的状态相同，则同时也知道了信号光纤的状态，调节调整螺杆并用光源-光功率计监测校准信号光纤的状态，也就是调整信号光纤的状态，该装置的调整方法全部在现场操作完成，大幅度降低了成本，提高了工作效率。

3、通过在校准信号光纤上安装光反射装置达到提高测试灵敏度和精度的目的。

4、若在光纤传感装置的壳体或固定壳体的附近位置进行适当的标识就可以更方便的查找需调整的光纤传感装置，进一步提高效率。

综上所述，本发明装置采用了并行双信号光纤的结构来实现本方案，其结构简单、设计合理、成本低且使用方式灵活、使用效果好，能够现场调整和校准，提高工作效率保证系统的正常运行，具有广阔的市场应用前景。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中曲线型支架的内部结构示意图。

图3为实施例2的结构示意图。

图4为实施例2中曲线型支架的内部结构示意图。

图5为实施例3的结构示意图。

图6为图5中A处的局部放大结构示意图。

图7为实施例4的结构示意图。

图8为实施例5的结构示意图。

图9为实施例6的结构示意图。

图10为实施例6中曲线型支架的内部结构示意图。

图11为实施例7的结构示意图。

附图标记说明：

1-光缆；         2-振子；         3-探杆；

4-1-变形齿一；   4-2-变形齿二；   5-测试单元；

7-处理单元；     8-预留空间；     9-壳体；

10-敏感材料层；  11-光纤连接器一；12-光纤连接器二；

15-固定支架；    16-调整螺杆；    17-底板；

19-曲线型壳体；  20-光纤传感装置；21-辅助弹簧；

22-固定点；      33-信号光纤一；  34-透气孔；

35-校准信号光纤；36-锯齿板；      37-1X2光耦合器；

38-弹簧；        39-光反射装置；  40-波纹管；

41-管壁。

具体实施方式

实施例1

如图1和2所示的一种可现场校准的光纤传感装置，包括壳体9和固定安装在壳体9内部的曲线型支架，所述壳体9内部还设置有供所述曲线型支架下端部安装的固定支架15，所述固定支架15上固定安装有调整螺杆16，所述调整螺杆16与固定支架15的连接方式为螺纹连接，所述调整螺杆16上端固定连接底板17，所述底板17位于壳体9内部，所述底板17上端与所述曲线型支架下端连接，所述曲线型支架上端与壳体9内壁连接，所述曲线型支架内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2，所述变形齿一4-1与变形齿二4-2之间呈交错对应布设，所述变形齿一4-1与变形齿二4-2的头部之间形成至少供两个信号光纤穿过的曲线形通道，所述信号光纤穿设在所述曲线形通道内部，且穿设在所述曲线形通道内部的所述信号光纤的数量至少为两根，所述信号光纤中至少有一根为校准信号光纤35，所述校准信号光纤35两端中至少有一端连接光纤连接器，所述光纤连接器安装在壳体9外侧壁上，所述信号光纤中的其它光纤通过光缆1与测试单元5相接，所述测试单元5还连接处理单元7。

本实施例中，所述曲线型支架为曲线形壳体19，多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2对应布设在曲线形壳体19的内壁上。在壳体9上有预留空间8，校准信号光纤35所连接的光纤连接器一11和光纤连接器二12均固定在预留空间8内，优选的，预留空间8有一可移开的盖子。所述信号光纤的数量为两个，且其中一根为信号光纤一33，另一根为校准信号光纤35，所述信号光纤一33与光纤连接器一11相接，所述校准信号光纤35与光纤连接器二12相接，所述光纤连接器一11和光纤连接器二12均固定在壳体9上或均位于预留空间8内部，所述预留空间8设置在壳体9外侧壁上。在现场测试校准时，使用光源-光功率计分别通过光纤跳线与光纤连接器一11和光纤连接器二12连接，并同时可调节调整螺杆16进行测试和校准，由于信号光纤一33和校准信号光纤35是并排夹持于曲线形壳体19内的变形齿一4-1和变形齿二4-2之间，信号光纤一33和校准信号光纤35的状态相同，则测得校准信号光纤35的状态就可以得知信号光纤一33的状态，从而可以进行现场对信号光纤一33的测试校准。优选的，校准信号光纤35上的包含有光纤连接器一11和光纤连接器二12的部分长度的光纤可以盘绕在预留空间8内，在需要测试时，将校准信号光纤35的端头光纤连接器直接插接在测试仪表上进行检测，这样可以省掉使用光纤跳线。

优选的，所述曲线型支架上端与壳体9内壁之间设置有辅助弹簧21，所述曲线型支架卡装在辅助弹簧21下端与连接底板17上端之间。

优选的，所述辅助弹簧21下端与所述曲线型支架上端之间卡装有振子2。

优选的，所述壳体9外部标记有识别编码。

所述信号光纤一33和校准信号光纤35均为外部包有多层保护层的光纤。

所述信号光纤一33和校准信号光纤35的外部均包覆有一层防水材料层。

优选的，所述信号光纤一33和校准信号光纤35采用的是碳涂覆光纤、细径光纤等特种光纤。

实施例2

如图3和4所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线型支架为弹簧38，变形齿一4-1和变形齿二4-2对应布设在弹簧38中相邻两圈弹簧丝之间，且变形齿一4-1和变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图5和6所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线型支架为波纹管40，变形齿一4-1和变形齿二4-2对应布设在波纹管40的管壁41上内凹处的相对两个侧面上，且变形齿一4-1和变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图7所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线型支架为锯齿形支架，锯齿形支架由两块锯齿板36相扣而成，两块锯齿板36的相对面上布设有相互交错对应的变形齿一4-1和变形齿二4-2；所述校准信号光纤35的两端分别连接光纤连接器二12和光纤连接器一11。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例5

如图8所示，本实施例与实施例1不同的是：所述壳体9上端安装有探杆3，所述探杆3与壳体9滑动配合，所述探杆3下端与所述曲线型支架上端固定连接。优选的，在探杆3下端部与曲线形壳体19的上端部之间安置有辅助弹簧21，辅助弹簧21的下端与曲线形壳体19通过固定点22连接。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例6

如图9和10所示，本实施例与实施例1不同的是：所述壳体9上布设有透气孔34，所述变形齿一4-1全部或部分为功能材料变形齿，所述变形齿二4-2全部或部分为功能材料变形齿，变形齿一4-1和变形齿二4-2的表面上镀覆有敏感材料层10，这样可以对待监测的气体或液体进行监测。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例7

如图11所示，本实施例与实施例1不同的是：所述校准信号光纤35的一端连接光反射装置39，所述光反射装置39另一端连接1X2光耦合器37的1口，所述1X2光耦合器37的2口分别接两根光纤，且所述两根光纤的端头分别连接光纤连接器一11和光纤连接器二12。所述光反射装置39为光反射镜、光纤光栅或含有气泡的光纤。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：包括壳体(9)和固定安装在壳体(9)内部的曲线型支架，所述壳体(9)内部还设置有供所述曲线型支架下端部安装的固定支架(15)，所述固定支架(15)上固定安装有调整螺杆(16)，所述调整螺杆(16)与固定支架(15)的连接方式为螺纹连接，所述调整螺杆(16)上端固定连接底板(17)，所述底板(17)位于壳体(9)内部，所述底板(17)上端与所述曲线型支架下端连接，所述曲线型支架上端与壳体(9)内壁连接，所述曲线型支架内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二(4-2)，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4-2)之间呈交错对应布设，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4-2)的头部之间形成至少供两个信号光纤穿过的曲线形通道，所述信号光纤穿设在所述曲线形通道内部，且穿设在所述曲线形通道内部的所述信号光纤的数量至少为两根，所述信号光纤中至少有一根为校准信号光纤(35)，所述校准信号光纤(35)两端中至少有一端连接光纤连接器，所述光纤连接器安装在壳体(9)外侧壁上，所述信号光纤中的其它光纤通过光缆(1)与测试单元(5)相接，所述测试单元(5)还连接处理单元(7)。

2.按照权利要求1所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述信号光纤的数量为两个，且其中一根为信号光纤一(33)，另一根为校准信号光纤(35)，所述信号光纤一(33)通过光缆(1)与远端的测试单元(5)相接，所述校准信号光纤(35)的两端分别与光纤连接器一(11)和光纤连接器二(12)相接，所述光纤连接器一(11)和光纤连接器二(12)均固定在壳体(9)上或均位于预留空间(8)内部，所述预留空间(8)设置在壳体(9)外侧壁上。

3.按照权利要求1所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述校准信号光纤(35)的一端连接光反射装置(39)，所述光反射装置(39)另一端连接1X2光耦合器(37)的1口，所述1X2光耦合器(37)的2口分别接两根光纤，且所述两根光纤的端头分别连接光纤连接器一(11)和光纤连接器二(12)。

4.按照权利要求1所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述曲线型支架上端与壳体(9)内壁之间设置有辅助弹簧(21)，所述曲线型支架卡装在辅助弹簧(21)下端与连接底板(17)上端之间。

5.按照权利要求4所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述辅助弹簧(21)下端与所述曲线型支架上端之间卡装有振子(2)。

6.按照权利要求1所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述壳体(9)上端安装有探杆(3)，所述探杆(3)与壳体(9)滑动配合，所述探杆(3)下端与所述曲线型支架上端固定连接。

7.按照权利要求1或2所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述壳体(9)上布设有透气孔(34)，所述变形齿一(4-1)全部或部分为功能材料变形齿，所述变形齿二(4-2)全部或部分为功能材料变形齿。

8.按照权利要求3所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述光反射装置(39)为光反射镜、光纤光栅或含有气泡的光纤。

9.按照权利要求1所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述曲线型支架为曲线形壳体、弹簧、锯齿形支架或波纹管。

10.按照权利要求1所述的可现场校准的光纤传感装置，其特征在于：所述壳体(9)外部标记有识别编码。

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