CN103148955A - 一种光纤光栅温度传感器 - Google Patents

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张树强
水彪
涂峰
黄卫军
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Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
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Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
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Abstract

本发明主要涉及一种光纤光栅温度传感器，包括有光纤光栅，其特征在于所述的光纤光栅安设在一个细长的陶瓷盒体内，陶瓷盒体沿纵向通过隔板分隔成前腔和后腔，光纤光栅由陶瓷盒体后端通孔穿入经隔板延伸至陶瓷盒体内前腔，后腔的光纤光栅套装有空管，空管外包覆纤维加强件和外套管，且光纤光栅、空管、纤维加强件和外套管经盒体后端通孔向外延伸一段距离。本发明不仅具有灵敏度高、动态范围宽、可靠性好、传输损耗小的特性，而且抗电磁干扰和耐腐蚀、耐高温性能强，能应用于强电力强磁场及高温高压有腐蚀的恶劣环境；本发明结构设置简单合理，体积小、重量轻，工艺性好、制作封装方便；且工作性能稳定，具有较高的温度灵敏度，适用范围广。

Description

一种光纤光栅温度传感器
技术领域
本发明主要涉及一种光纤光栅温度传感器，属于光纤传感技术领域。
背景技术
光纤光栅是一种光纤敏感元件，它以其抗电磁干扰，灵敏度高，体积小等独特的优点，广泛的应用于光纤传感领域。现有的光纤光栅传感器被广泛用来测应力、应变、温度、振动、压力等物理量。
在油藏工业中，对产油井温度的实时、动态、在线、分布式监测，了解井下油层的物理状态，是优化采油技术方法，提高油气产量和采收率的重要措施之一。在某些油田的生产过程中，为了提高石油产量，需要对油井注入高温蒸汽或者火烧加热，井下温度高达300℃以上，由于传统的电子式温度传感器有输出信号弱，在高温高压环境下可靠性差、易受电磁干扰，传输距离短等缺点，不能满足测量的需要。
专利号为ZL03260021.6的中国专利“分布式光纤光栅温度传感器”，采用的封装结构是：将光栅两端的尾纤部分分别弯曲后封装在半毛细金属管上，再将半毛细金属管套装在金属管内部，这种结构的体积比铝条式封装要小得多，灵敏度也高，金属管轴向可随意伸缩。专利号为200410020833的中国专利“光纤光栅钢管封装温度传感器”，将光纤光栅整体封装在毛细钢管内，再将毛细钢管整体封装在钢管内，这种结构体积更小，制作简单。但上述两种光纤光栅温度传感器均是采用金属封装结构，在高温高压环境下可靠性差、易受电磁干扰，无法满足恶劣环境下测量的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种不仅结构简单、灵敏度高，而且能抗电磁干扰、耐腐蚀、可靠性好的光纤光栅温度传感器。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有光纤光栅，其特征在于所述的光纤光栅安设在一个细长的陶瓷盒体内，陶瓷盒体沿纵向通过隔板分隔成前腔和后腔，光纤光栅由陶瓷盒体后端通孔穿入经隔板延伸至陶瓷盒体内前腔，后腔的光纤光栅套装有空管，空管外包覆纤维加强件和外套管，且光纤光栅、空管、纤维加强件和外套管经盒体后端通孔向外延伸一段距离。
按上述方案，所述的细长的陶瓷盒体包括有一面敞开的盒体和与敞开面相配置的盒盖，盒体内中部设置隔板，隔板中间开设通孔，通孔上部开设通槽，盒体盒盖通过粘胶密封相联。
按上述方案，所述的光纤光栅包括前段的光栅和后段的尾纤，所述的光栅安设在陶瓷盒体内前腔，光栅前端端头延伸至陶瓷盒体前端，所述的尾纤经由陶瓷盒体内后腔延伸至盒体外。
按上述方案，所述的空管为ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)空管，所述的外套管为耐高温玻璃纤维管。
按上述方案，所述的光纤光栅通过粘胶与隔板粘接，前段的光栅在前腔处于自由状态，所述的空管和外套管的前端与隔板通孔处对应开设的孔肩相配置，并由粘胶固定，在陶瓷盒体后端通孔充填有粘胶，将外套管与陶瓷盒体密封粘接并使整个陶瓷盒体内腔保持密封。
按上述方案，所述的陶瓷盒体长35mm、宽4.8mm、高4.5mm，盒体前腔长度为15mm。
按上述方案，所述的空管规格为Φ0.5/0.9mm，所述的外套管外径为3mm。
按上述方案，所述的纤维加强件为芳纶纱或玻璃纤维。
本发明的有益效果在于：1、将光纤光栅封装在陶瓷盒体中，实现非金属化封装，同时光纤光栅内置固定消除了轴向力的影响，处于不受外力作用的自由状态，使得本发明不仅具有灵敏度高、动态范围宽、可靠性好、传输损耗小的特性，而且抗电磁干扰和耐腐蚀、耐高温性能强，能应用于强电力强磁场及高温高压有腐蚀的恶劣环境；2、结构设置简单合理，体积小、重量轻，工艺性好、制作封装方便；3、工作性能稳定，具有较高的温度灵敏度，适用范围广，尤其适用于电力和强磁场场合。
附图说明
图1为本发明一个实施例中陶瓷盒体的立体图。
图2为本发明一个实施例的正剖视结构图。
图3为本发明一个实施例中光纤光栅套装在空管和外套管中的径向剖面放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的描述和说明。
包括有光纤光栅（裸光栅）1，所述的光纤光栅包括前段的光栅和后段的尾纤，所述的光纤光栅安设在一个细长的陶瓷盒体2内，所述的细长的陶瓷盒体包括有一面敞开的盒体和与敞开面相配置的盒盖，陶瓷盒体沿纵向通过中间隔板分隔成前腔和后腔，隔板中间开设通孔，通孔上部开设通槽，通孔处对应开设孔肩，盒体盒盖通过粘胶密封相联，陶瓷盒体后端开设通孔，陶瓷盒体长35mm、宽4.8mm、高4.5mm，盒体前腔长度为15mm。光纤光栅由陶瓷盒体后端通孔穿入盒体后腔经隔板延伸至陶瓷盒体内前腔，后腔的光纤光栅套装有空管3，空管外包覆芳纶纱4和外套管5，且光纤光栅、空管、芳纶纱和外套管经盒体后端通孔向外延伸一段距离，所述的光纤光栅通过粘胶与隔板粘接，前段的光栅在前腔处于自由状态，光栅前端端头延伸至陶瓷盒体前端，所述的尾纤经由陶瓷盒体后腔延伸至盒体外；所述的空管和外套管的前端与隔板通孔处对应开设的孔肩相配置，并由粘胶固定，在陶瓷盒体后端的通孔充填有粘胶，将外套管与陶瓷盒体密封粘接并使整个陶瓷盒体内腔保持密封，与外界密封隔离。所述的空管为ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)空管，规格为Φ0.5/0.9mm，所述的外套管为耐高温玻璃纤维管，外套管外径为3mm。所述的粘胶为耐高温粘胶。

Claims (8)

1.一种光纤光栅温度传感器，包括有光纤光栅，其特征在于所述的光纤光栅安设在一个细长的陶瓷盒体内，陶瓷盒体沿纵向通过隔板分隔成前腔和后腔，光纤光栅由陶瓷盒体后端通孔穿入经隔板延伸至陶瓷盒体内前腔，后腔的光纤光栅套装有空管，空管外包覆纤维加强件和外套管，且光纤光栅、空管、纤维加强件和外套管经盒体后端通孔向外延伸一段距离。
2.按权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于所述的细长的陶瓷盒体包括有一面敞开的盒体和与敞开面相配置的盒盖，盒体内中部设置隔板，隔板中间开设通孔，通孔上部开设通槽，盒体盒盖通过粘胶密封相联。
3.按权利要求1或2所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于所述的光纤光栅包括前段的光栅和后段的尾纤，所述的光栅安设在陶瓷盒体内前腔，光栅前端端头延伸至陶瓷盒体前端，所述的尾纤经由陶瓷盒体内后腔延伸至盒体外。
4.按权利要求1或2所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于所述的空管为ETFE空管，所述的外套管为耐高温玻璃纤维管。
5.按权利要求1或2所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于所述的光纤光栅通过粘胶与隔板粘接，前段的光栅在前腔处于自由状态，所述的空管和外套管的前端与隔板通孔处对应开设的孔肩相配置，并由粘胶固定，在陶瓷盒体后端通孔充填有粘胶，将外套管与陶瓷盒体密封粘接并使整个陶瓷盒体内腔保持密封。
6.按权利要求1或2所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于所述的陶瓷盒体长35mm、宽4.8mm、高4.5mm，盒体前腔长度为15mm。
7.按权利要求1或2所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于所述的空管规格为Φ0.5/0.9mm，所述的外套管外径为3mm。
8.按权利要求1或2所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于所述的纤维加强件为芳纶纱或玻璃纤维。
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