CN103674323B - 一种矿用光纤光栅温度传感器 - Google Patents

Abstract

一种矿用光纤光栅温度传感器，属于温度检测领域，它包括外套管、内套管和传感光纤；所述外套管两端分别连有卡套式锥螺纹直通管接头，用于与光缆连接；所述内套管位于外套管内，内套管上套设有至少两个胶套环，胶套环的外缘与外套管内壁相配置，用于内套管的径向限位；所述传感光纤包括光纤光栅及其两端的裸光纤，所述光纤光栅设置于内套管内，所述裸光纤依次穿出内套管和外套管，用于与光缆中的传输光纤熔接。与现有技术相比，本发明的光纤光栅温度传感器抗拉强度高，且易于安装，适于集成多点形成分布式测温缆，实现多点、多场检测，以及进行远距离传输，尤其适用于煤矿井下恶劣环境温度场的检测。

Description

一种矿用光纤光栅温度传感器

技术领域

本发明属于温度检测领域，具体地指一种矿用光纤光栅温度传感器，既适用于煤矿井下温度场的检测，也适用于工业生产中温度的检测。

背景技术

对煤矿井下采空区内部温度的准确检测，是判断采空区自燃的重要手段之一，尤其是采空区内温度场分布及变化情况是判断其是否出现自燃现象的直接依据。因而采取有效措施及时地掌握煤矿井下与井下采空区的温度情况，对安全作业以及降低煤矿开采后的管理成本具有非常重要的意义。

光纤光栅传感器是一种新型的光测传感器，具有体积小、本质安全、对电绝缘、抗电磁干扰、精度好、可靠性高、环境适应性强、适用于远距离传感检测等优点，还可以在单根光纤上布置多个针对不同参数的测量光栅形成分布式传感器，实现一线多点、无源多场的实时状态检测。因此，光纤光栅传感器适合应用在煤矿井下，特别是井下采空区内部温度场的分布式实时在线监测。

目前，光纤光栅温度传感器与光缆的连接靠套管式的金属接头过度，主要靠二者之间的挤压摩擦力固定，其自身结构比较脆弱，只能承受十几公斤的拉力，因而存在不能实现远距离检测的问题，更不能应用在煤矿井下这一特殊的恶劣环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种矿用光纤光栅温度传感器，其抗拉强度能达到一百公斤左右，且易于安装，适于集成多点形成分布式测温缆，实现多点、多场检测，以及进行远距离传输。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种矿用光纤光栅温度传感器，包括外套管、内套管和传感光纤；所述外套管两端分别连有卡套式锥螺纹直通管接头，用于与光缆连接；所述内套管位于外套管内，内套管上套设有至少两个胶套环，胶套环的外缘与外套管内壁相配置，用于内套管的径向限位；所述传感光纤包括光纤光栅及其两端的裸光纤，所述光纤光栅设置于内套管内，所述裸光纤依次穿出内套管和外套管，用于与光缆中的传输光纤熔接。

上述技术方案中，所述裸光纤穿出内套管的部分套有橡胶管作为保护层；所述内套管的两端设有胶粘部，用于裸光纤、橡胶管一端和内套管的固定。

进一步地，所述裸光纤露出橡胶管另一端至少30mm，用于光纤的熔接。

上述技术方案中，所述传感光纤为松弛状态。

上述技术方案中，所述外套管为不锈钢管。

上述技术方案中，所述内套管为薄金属管。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：外套管、内套管和胶套环等构成的封装结构，使光纤光栅的安全可靠性好，同时，由于封装结构内无光纤熔接点，因而提高了光栅的强度；卡套式锥螺纹直通管接头的设置，一方面使光缆与温度传感器连接处达到了高密封性和高抗拉强度，在形成测温缆时可使光缆的强度不受到丢失，另一方面，通过旋合即可与光缆或温度传感器的连接，便于传感器的安装，并适于集成多点形成分布式测温缆，实现多点、多场检测，以及进行远距离传输。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图中：1—卡套式锥螺纹直通管接头，2—光缆，3—橡胶管，4—裸光纤，5—胶套环，6—外套管，7—光纤光栅，8—内套管，9—胶粘部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明的一种矿用光纤光栅温度传感器，包括外套管6、内套管8和传感光纤。本实施例中，外套管6为不锈钢管，其两端分别连有卡套式锥螺纹直通管接头1，用于与光缆2连接。本实施例的内套管8为薄金属管，它位于外套管6内，内套管8两端分别套设有胶套环5，胶套环5的外缘与外套管6内壁相配置，用于内套管8的径向限位。传感光纤包括光纤光栅7及其两端的裸光纤4，光纤光栅7设置于内套管8内，裸光纤4则依次穿出内套管8和外套管6。其中，裸光纤4穿出内套管8的部分套有橡胶管3作为保护层，可减轻裸光纤4所受的摩擦力，降低裸光纤4损伤的可能性。在内套管8的两端设有胶粘部9，用于裸光纤4、橡胶管3一端和内套管8的相对固定。裸光纤4露出橡胶管3另一端至少30mm，便于光纤与光缆2中传输光纤的熔接。内套管8内的光纤光栅7和外套管6内的裸光纤4均呈松弛状态，避免安装和使用过程中受到应力，影响传感器的测量结果和使用寿命。

某规格的矿用光纤光栅温度传感器的安装过程如下：

1）将制作好的传感光纤穿入长度约50mm的内套管8中，光纤光栅7位于内套管8内并保持松弛状态，裸光纤4则从内套管8两端穿出；给内套管8外的两段裸光纤4分别套上长度约600mm的橡胶管3，并在内套管8的两端将裸光纤4、橡胶管3一端和内套管8相对固定，形成胶粘部9；两段裸光纤4分别露出橡胶管3另一端约30mm，方便与光缆中的光纤进行熔接；

2）在内套管8上距两端5mm处分别套上胶套环5，一方面可降低安装后内套管8的径向自由度，另一方面也保留了空间供外套管6与卡套式锥螺纹直通管接头1连接；

3）采用两段长度分别约250mm的重铠光缆2，抽出其中松套管里的光纤，将两个卡套式锥螺纹直通管接头1分别与两段重铠光缆2通过螺纹旋合连接，达到高密封性和高抗拉强度。重铠光缆2的高抗拉强度不会因为该连接接头损失，同时，该连接结构易于集成多点形成分布式测温缆，实现多点、多场检测，以及进行远距离传输；

4）在平台上将步骤2）套好胶套环5的内套管8穿入长度约250mm的外套管6中，再将步骤1）的两段套有橡胶管3的裸光纤4分别穿过两段光缆2内的松套管。保证套有橡胶管3的裸光纤4呈松弛状态。最后，将外套管6与已固定在两段光缆2上的两个卡套式锥螺纹直通管接头1旋合连接。

当需要集成多点成缆时，只需剥出被集成缆的光纤，在光缆2上固定好同规格的卡套式锥螺纹直通管接头1，将另一卡套式锥螺纹直通管接头1和外套管6依次套入做好的传感器光缆上，并将光纤与传感器伸出的裸光纤4进行熔接；再移动外套管6，固定好卡套式锥螺纹直通管接头1，使外套管6与卡套式锥螺纹直通管接头1旋合连接即可。

本发明的核心在于外套管6、内套管8和胶套环5等构成的封装结构的设计，以及卡套式锥螺纹直通管接头1的利用，使得光纤光栅温度传感器的抗拉强度好，且易于安装，适于集成多点形成分布式测温缆，实现多点、多场检测，以及进行远距离传输。所以其保护范围并不限于上述实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。例如：外套管6和内套管8的材质不限于实施例所述，只要具备足够的强度都能够应用于本发明结构；各部件的尺寸也不限于上述具体数值，可根据实际需要确定等。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (4)

1.一种矿用光纤光栅温度传感器，其特征在于：包括外套管（6）、内套管（8）和传感光纤；所述外套管（6）两端分别连有卡套式锥螺纹直通管接头（1），用于与光缆（2）连接；所述内套管（8）位于外套管（6）内，在内套管（8）上距两端5mm处分别套上胶套环（5），胶套环（5）的外缘与外套管（6）内壁相配置，用于内套管（8）的径向限位；所述传感光纤包括光纤光栅（7）及其两端的裸光纤（4），所述光纤光栅（7）设置于内套管（8）内，所述裸光纤（4）依次穿出内套管（8）和外套管（6），用于与光缆（2）中的传输光纤熔接；所述裸光纤（4）穿出内套管（8）的部分套有橡胶管（3）作为保护层；所述内套管（8）的两端设有胶粘部（9），用于裸光纤（4）、橡胶管（3）一端和内套管（8）的固定；所述裸光纤（4）露出橡胶管（3）另一端至少30mm，用于光纤的熔接。

2.根据权利要求1所述的一种矿用光纤光栅温度传感器，其特征在于：所述传感光纤为松弛状态。

3.根据权利要求1所述的一种矿用光纤光栅温度传感器，其特征在于：所述外套管（6）为不锈钢管。

4.根据权利要求1所述的一种矿用光纤光栅温度传感器，其特征在于：所述内套管（8）为薄金属管。