CN102575970A - 用于柔性波导管的热敏传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对纤维束(116)内的异常情况发出警报的设备。该设备包括构造在纤维束内的通风管(112)、适用于将空气施加到通风管内的空气压缩元件、被构造为结合通风管的至少一个传感器(124、128、132、136、148)，其中至少一个传感器耦合通风管上的至少一个位置。警报元件(172、308)被构造为对至少一个传感器的异常测量发出通知。

Description

用于柔性波导管的热敏传感器

技术领域

本发明总体涉及光缆的保护装置，具体地涉及构造为基于光纤束中过量的热产生警报的传感器。

背景技术

存在许多使用光纤线缆或电线缆的机电装置，共同被称为线缆，其中柔韧性是非常重要的。在某些应用中，这些线缆经受长时间会对线缆造成损害的重复弯曲操作。该损坏在电线缆的情况下可以引起电气短路，或在光纤线缆的情况下由于光泄漏和热量积聚导致线缆熔化。这两种情形均可以引起安全问题和导致修复极其昂贵。

计算机直接制版(CTP)机为该类型的问题展示了很好的示例。在CTP机中，一束光纤连接成像头，该成像头沿着旋转鼓表面来回移动数次从而在连接鼓的介质上产生图像。为了检测沿着高功率电传输线缆组件的热过量，使用诸如来自Protectowire(http://protectowire.com/)公司的线性热检测器。不幸地，由于有限的结构柔韧性，这些传感器并不能用于某些线缆槽中。

因此，本发明的目的是提供适用于柔性波导管的热传感器。本发明的目的还是提供由热传感器和热检测器检测的信号触发的警报模块和联锁模块。

发明内容

简言之，根据本发明的一个方面，提供了一种基于纤维束中的异常情况产生警报的设备，该设备包括纤维束内的通风管、适用于将空气施加于通风管的空气压缩机、与通风管结合并耦合至通风管上至少一个位置的至少一个传感器。警报元件构造为基于至少一个传感器的异常测量产生警报。

通过结合附图阅读下面的详细说明，本领域的技术人员将明显看出本发明的这些和其他目的、特征和优势，在附图中示出和描述了本发明的示例性实施例。

附图说明

图1示出了具有气压传感器和气流传感器的纤维束内的通风管；

图2示出了利用气压传感器和气流传感器在纤维束内的受损伤通风管；

图3示出了纤维束内的通风管，电线插入了具有气压传感器和气流传感器的该通风管内；

图4示出了纤维束内受损伤的通风管，电线插入了具有气压传感器和气流传感器的该通风管内；和

图5示出了具有麦克风传感器的纤维束内的通风管。

零件列表

104、气压源

108、气流

112、通风管

116、纤维束

120、气流出口

124、进口压力传感器

128、进口气流传感器

132、出口压力传感器

136、出口气流传感器

140、气流调节器

144、控制器

148、传感器元件

152、热损伤区域

156、测试验证信号

160、传感器数据采集

164、在控制器和气压源之间的控制/状态线

168、气流泄漏

172、警报线

176、通风管开口

180、在通风管进口处的空气阀

304、电线

308、联锁装置

312、收缩的通风管套筒

504、在进口的麦克风传感器

508、在出口的麦克风传感器

具体实施方式

本发明提出了用于检测多线缆结构内的过量热的方法和设备。例如，当配置高功率光纤耦合激光器时，应当引入激光器安全措施，从而避免出现危险状态。

根据本发明，纵向传感器元件将通知操作员在线缆内和沿着线缆的热过量，例如光纤束、电线缆管和相似的线缆结构。例如，光纤束一般是由玻璃纤维制造的，其配置为传输从高功率激光器发射的光。沿着形成束的玻璃纤维的一个或多个位置中断或切断可以引起在一束纤维内和沿着一束纤维产生过量的热。

为了示出，典型的成像装置在其光学头可以使用高功率光纤耦合激光二极管。由这种装置传递的总光功率可以达到大约2000瓦特。使用该大小的功率电平需要提高警惕，以便于不会发生危险情况。应当仔细地检查线缆，防止光泄漏或线缆熔毁。

在本发明的一个实施例中，在图1中示出这种传感器。通风管112包括在纤维束116中。通风管112是利用具有预定熔解温度且适于纤维束116稳健运行的材料构造的。气压源104适用于在纤维束116的操作期间将气流108施加于通风管112。施加的空气在通风管112中流动，并在气流出口120从通风管112排出。气流出口120具有小直径的气流开口176。通过气流调节器140可以可选地调节开口直径。

传感器元件148连接纤维束116。可以根据不同类型的传感器构造传感器元件，例如气压传感器和气流传感器或其组合。这些传感器可以定位在纤维束116的进口和/或出口，和/或沿着纤维束116。

图1示出了由两对传感器构成的传感器元件148。两个传感器连接通风管112的进口，一个是进口压力传感器124，另一个是进口气流传感器128。此外，另外的两个传感器连接通风管112的出口，一个是出口压力传感器132，另一个是出口气流传感器136。

控制器144通过控制/状态线164控制气压源104。控制器144有时还发送测试验证信号156，从而检查传感器元件148和通风管开口176的状态。控制器144通过传感器数据采集线160采集来自传感器元件148的数据，并且该数据与应该在正常操作期间读取的期望值进行比较。验证过程一般包括在预定时间间隔使得气压源104的操作停止。该步骤将在从传感器元件148读取数据和将读取数据与正常操作数据比较之后进行。作为一个示例，当通风管开口176完全清空无任何阻塞时，在验证过程期间堵塞在通风管112中的空气比在通风管开口176部分阻塞的情况中从通风管112中排空的更快。通过控制器144可以关于通风管开口176的可能问题向用户产生警报。相似地，通过使气压源104停止和在预定时间间隔之后重启气压源，来自传感器元件148的读数与在正常操作元件中的预期读数相比较，因此当检测到传感器元件148中出现异常情况时，可以产生警报。

可选地，在通风管112进口处可以增加可控空气阀180。在沿着通风管112阻塞的情况中，可以结合进口压力传感器124检查和估计沿着通风管112的阻塞位置。这可以通过以下步骤实现：

a)打开空气阀180使得阻塞的空气从通风管112中排出。

b)关闭空气阀180和将空气施加于通风管112。

c)测量通风管112中达到最大气压所需的时间。

d)通过通风管112直径和达到最大气压所需的时间估计沿着通风管112的阻塞位置，据此推断通风管112的阻塞段的长度。

在操作中，气压源104将气流108施加于通风管112，施加的气流108将从气流出口120处排出。通过在气流进口位置和气流出口位置的传感器124、128、132和136不断地测量气压和气流。显示由进口压力传感器124和出口压力传感器132测量的相似气压水平的相似测量结果将表明纤维束116正在进行正常操作。相似地，由进口气流传感器128和出口气流传感器136测量的相同流动强度水平也将表明纤维束116正在进行正常操作。

在危险事件的情况中，例如热过量或失火，通风管112可能会如热损伤区域152表明的那样受损或毁坏。在该情形中，通风管112内的气压可以折断正在熔化的管子，引起气流泄漏168，如图2中所示。

由传感器元件148检测以上所述的危险情形。在通风管112由于被火熔化而受损的情况中，气流108阻塞在管子进口和热损伤区域152之间，导致进口压力传感器124出现较高的压力读数，然而，出口压力传感器132将显示没压力。在该情况中，气流传感器(128，136)均不会读取到任何气流。

可替换地，可以在热损伤区域152中产生孔，使得气流108从热损伤区域152中排出且从受损通风管112中泄露出去168。在该情形中，气压传感器124的读数将显示出比出口压力传感器132高得多的结果。相似地，进口气流传感器128将显示出较高值，然而出口气流传感器136将显示出无气流。在该情形中，气压传感器124将读取高压力，且出口压力传感器132将显示低压力或无压力。

不同的传感器元件148或其组合在传感器结构中有区别。例如，可以在通风管112的出口末端使用单个气压传感器，并且产生关于通风管112状态的充分信息。

这些读数将表明引起调用联锁装置使系统操作停止的异常情况，并通过警报线172向用户产生警报。在压力传感器(124、132)读取不同值或气流传感器(128、136)读取不同值的任何情形下均会产生这种警报。

图3示出了收缩的通风管套筒312。收缩的通风管套筒312将在预定温度收缩。套筒通常是由柔性材料构造的，因此在操作期间可以弯曲。这样的弯曲将会引起通风管112中出现阻塞，并产生错误的异常警报。图3示出了插入通风管112的电线304。由于其坚固的特征，电线304将防止收缩的通风管套筒312弯曲。此外，电线将连接联锁装置308。在火引起热受损区域152(如图4中所示)中出现损伤的情况中，电线将自动设定联锁装置308，从而停止激光器成像。

图5示出了代替气流传感器和气压传感器使用的麦克风传感器504、508。麦克风传感器可以放置在接近通风管112的进口和/或出口处。测量由气流产生的声频水平，并将其转换为用流动强度表示，因此表明气流级。相似地，测量由气流湍流产生的压力波动可以用于气压测量。

Claims (11)

1.一种对光纤束中的异常情况发出警报的设备，所述设备包含：

所述光纤束内的通风管；

将空气供送至所述通风管的空气压缩元件；

用于检测所述通风管中的异常情况的至少一个传感器；和

被配置为通知由所述至少一个传感器检测到的异常测量的警报元件。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个传感器是气流传感器。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个传感器是气压传感器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述通风管是由具有预定熔点的材料构成的。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述异常情况是所述通风管中的空气泄漏。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述异常情况是所述通风管中的阻塞。

7.一种对光纤束中的异常情况发出警报的方法，所述方法包括以下步骤：

将气流施加到所述光纤束内的通风管中；

利用至少一个传感器测量所述通风管内的气流；和

发送关于所述至少一个传感器的异常测量的警报信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其中第二传感器检测在所述通风管中的气压。

9.一种用于检测光纤束内的异常情况的设备，所述设备包含：

所述光纤束内的通风管；

用于将空气供应至所述通风管的空气压缩机；

位于所述通风管进口处的第一压力传感器和第一气流传感器；

位于所述通风管出口处的第二压力传感器和第二气流传感器；

用于比较来自所述进口与出口压力传感器和所述进口与出口气流传感器的压力读数和流量读数的控制器；和

其中一旦所述控制器检测到所述通风管中的异常情况就发送警报信号。

10.根据权利要求9所述的设备，其中由所述传感器中的任何一个传感器检测到的异常情况都会引起所述控制器关闭与所述光纤相关联的激光器。

11.一种对电线缆束中的异常情况发出警报的设备，所述设备包含：

所述电线缆束内的通风管；

用于将空气供送至所述通风管的空气压缩元件；

用于检测所述通风管中的异常情况的至少一个传感器；和

被配置为通知由所述至少一个传感器检测到的异常测量的警报元件。

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