CN105021309A - 一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器，包含底部部件、顶部部件和若干中段部件，各个部件均包括光纤、金属导体、加热导线、绝缘防水塑料层。本发明的各个部件通过螺纹连接，光纤均匀缠绕在金属导体上，加热导线贯穿整个组装部件,各个部件间的光纤及导线的连接分别用E2000接头及插入式接头连接，最终形成拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器。本发明的有益效果是采用工业化生产，空间分辨率高，可进行加热提高传感器与介质的温度梯度，工程安装过程方便快捷，有助于运行期间维护管理以及传感器更换，能够实现温度的分布式测量以及基于温度示踪原理的流体渗漏监测。

Description

一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器

技术领域

本发明涉及分布式光纤测温技术行业，尤其涉及一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器。

背景技术

分布式光纤温度传感器是利用多模光纤制作而成的温度传感器，光纤既是传感器的感应部件也是信息传输介质。利用温度采集系统可以提取出光纤传感器测出的温度信息。该传感器具备分布式测量的特点，对于工程测温以及基于温度示踪原理的流体渗漏监测具有显著优势。

目前，针对分布式光纤温度传感器的温度采集系统对光纤的空间分辨率为0.5m，无法满足测量精度要求较高的科学研究以及工程应用。工程中常将3m长的光纤布置于一点作为一个监测点予以解决空间分辨率问题，该方法相当于准分布式测量，达不到分布式测量的效果。

分布式光纤直接应用于监测流体渗漏时，若流体与周围介质温度梯度较小或者渗漏量较小，则监测效果不明显，易对是否渗漏产生误判。

光纤在工程施工中直接布置容易影响工程施工进度，施工过程易对光纤产生损伤影响光纤埋设的成活率。将光纤直接作为传感器直接埋置在工程中，若光纤局部损坏将导致整个传感系统瘫痪，传感器维护更换难度较大。

已建工程的光纤布置过程复杂，传感器安装成本高。

本发明提供一种分布式光纤温度传感器装置及其制作方法，本发明采用工业化生产，空间分辨率高，可进行加热提高传感器与介质的温度梯度，工程安装过程方便快捷，有助于运行期间维护管理以及传感器更换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器，包含底部部件、顶部部件和若干中段部件；

所述底部部件包含底部金属导体、底部加热导线和底部光纤；所述底部金属导体的一端设有螺孔，另一端与所述底部加热导线的一端电气相连；所述底部光纤均匀缠绕在底部金属导体上，两端均设置在底部金属导体的螺孔侧；所述底部加热导线沿底部金属导体轴线设置；

所述中段部件包含中段金属导体、中段加热导线、中段第一光纤和中段第二光纤；所述中段金属导体的一端设有与所述底部金属导体的螺孔相匹配的螺柱、另一端设有与所述底部金属导体的螺孔相同的螺孔；所述中段加热导线沿中段金属导体的轴线设置；所述中段第一光纤沿中段金属导体的轴线设置、且两端分别设置在中段金属导体的两端；所述中段第二光纤均匀缠绕在中段金属导体上、且两端分别设置在中段金属导体的两端；

所述中段第一光纤、中段第二光纤在中段金属导体螺柱侧的一端和所述底部光纤的两端分别设有用于对应相连的光纤接口；

所述中段加热导线在中段金属导体螺柱侧的一端和底部加热导线在底部金属导体螺孔侧的一端设有用于对应相连的导线接口；

所述顶部部件包含顶部金属导体、顶部第一加热导线、顶部第二加热导线、顶部第一光纤和顶部第二光纤；所述顶部金属导体的一端设有与所述底部金属导体的螺孔相匹配的螺柱，另一端和顶部第二加热导线的一端相连；所述第一加热导线沿所述顶部金属导体的轴线设置；所述顶部第一光纤沿顶部金属导体的轴线设置、且两端分别设置在顶部金属导体的两端；所述顶部第二光纤均匀缠绕在顶部金属导体上、且两端分别设置在顶部金属导体的两端；

所述顶部第一光纤、顶部第二光纤在顶部金属导体螺柱侧的一端和所述中段第一光纤、中段第二光纤在中段金属导体螺孔侧的一端分别设有用于对应相连的光纤接口；

所述顶部第一加热导线在顶部金属导体螺柱侧的一端和所述中段加热导线在中段金属螺孔侧的一端设有用于对应相连的导线接口。

作为本发明一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器进一步的优化方案，所述底部部件、顶部部件和中段部件外均设有绝缘防水层。

作为本发明一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器进一步的优化方案，所述光纤接口采用E2000接头。

作为本发明一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器进一步的优化方案，所述导线接口采用插入式接头。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 本发明采用拼接组装而成，传感器的安装过程简单快捷对工程施工进度影响较小；

2. 本发明经过特制而成，对传感器采用了严格保护措施，传感器的链接可根据实际工程需要采取合适的链接方式，可以最大程度保证光纤传感器埋设的成活率；

3. 本发明采用拼接组装而成，所有链接部位拆卸比较方便简单，，若传感器局部损坏时，传感器维护更换较简单快捷；

4. 本发明为杆状传感器，对于已建工程可以采用钻孔方式直接布置传感器，传感器的布置安装过程简单快捷，钻孔大小可以根据传感器外径决定，可以最大限度地减小钻孔过程对工程本身的损伤；

5本发明可对传感器进行加热，在监测流体渗漏时，可以通过加热方式提高传感器与周围介质的温度梯度，使监测效果更明显，监测结果更准确；

6. 本发明将光纤均匀缠绕在金属导体上可以提高传感器的空间分辨率，使得传感器能更加适用于实际工程中，完全达到分布式测量的效果。

附图说明

图1是本发明底部部件的结构示意图；

图2是本发明底部部件螺孔端的结构示意图；

图3是本发明中段部件的结构示意图；

图4是本发明中段部件螺柱端的结构示意图；

图5是本发明顶部部件的结构示意图。

图中，1-底部光纤，2-绝缘防水层，3-底部加热导线，4-光纤接头，5-导线接头，6-中段第一光纤和中段第二光纤，7-中段加热导线，8-顶部第一光纤，9-顶部第二光纤，10-顶部第一加热导线，11-顶部第二加热导线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明公开了一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器，包含底部部件、顶部部件和若干中段部件；

如图1所示，所述底部部件包含底部金属导体、底部加热导线和底部光纤；所述底部金属导体的一端设有螺孔，另一端与所述底部加热导线的一端电气相连；所述底部光纤均匀缠绕在底部金属导体上，两端均设置在底部金属导体的螺孔侧；所述底部加热导线沿底部金属导体轴线设置；

如图3所示，所述中段部件包含中段金属导体、中段加热导线、中段第一光纤和中段第二光纤；所述中段金属导体的一端设有与所述底部金属导体的螺孔相匹配的螺柱、另一端设有与所述底部金属导体的螺孔相同的螺孔；所述中段加热导线沿中段金属导体的轴线设置；所述中段第一光纤沿中段金属导体的轴线设置、且两端分别设置在中段金属导体的两端；所述中段第二光纤均匀缠绕在中段金属导体上、且两端分别设置在中段金属导体的两端；

如图2所示，所述中段第一光纤、中段第二光纤在中段金属导体螺柱侧的一端和所述底部光纤的两端分别设有用于对应相连的光纤接口；

所述中段加热导线在中段金属导体螺柱侧的一端和底部加热导线在底部金属导体螺孔侧的一端设有用于对应相连的导线接口；

如图5所示，所述顶部部件包含顶部金属导体、顶部第一加热导线、顶部第二加热导线、顶部第一光纤和顶部第二光纤；所述顶部金属导体的一端设有与所述底部金属导体的螺孔相匹配的螺柱，另一端和顶部第二加热导线的一端电气相连；所述第一加热导线沿所述顶部金属导体的轴线设置；所述顶部第一光纤沿顶部金属导体的轴线设置、且两端分别设置在顶部金属导体的两端；所述顶部第二光纤均匀缠绕在顶部金属导体上、且两端分别设置在顶部金属导体的两端；

如图4所示，所述顶部第一光纤、顶部第二光纤在顶部金属导体螺柱侧的一端和所述中段第一光纤、中段第二光纤在中段金属导体螺孔侧的一端分别设有用于对应相连的光纤接口；

所述顶部第一加热导线在顶部金属导体螺柱侧的一端和所述中段加热导线在中段金属螺孔侧的一端设有用于对应相连的导线接口。

述底部部件、顶部部件和中段部件外均设有绝缘防水层。

所述光纤接口采用E2000接头。

所述导线接口采用插入式接头。

本发明能够通过加热导线进行通电加热，各个部件之间的螺纹接头可以实现金属导体无缝连接，且接缝处电阻值变化较小；绝缘防水塑料层紧套于光纤及导线外层；通过螺纹连接各传感部件可制成分布式光纤温度传感器。

本发明中，金属导体与光纤的直径关系应满足光纤弯曲半径要求，静载下金属导体直径大于等于10倍光纤直径，动载下金属导体直径大于等于20倍光纤直径。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器，其特征在于，包含底部部件、顶部部件和若干中段部件；

所述底部部件包含底部金属导体、底部加热导线和底部光纤；所述底部金属导体的一端设有螺孔，另一端与所述底部加热导线的一端相连；所述底部光纤均匀缠绕在底部金属导体上，两端均设置在底部金属导体的螺孔侧；所述底部加热导线沿底部金属导体轴线设置；

所述中段部件包含中段金属导体、中段加热导线、中段第一光纤和中段第二光纤；所述中段金属导体的一端设有与所述底部金属导体的螺孔相匹配的螺柱、另一端设有与所述底部金属导体的螺孔相同的螺孔；所述中段加热导线沿中段金属导体的轴线设置；所述中段第一光纤沿中段金属导体的轴线设置、且两端分别设置在中段金属导体的两端；所述中段第二光纤均匀缠绕在中段金属导体上、且两端分别设置在中段金属导体的两端；

所述中段第一光纤、中段第二光纤在中段金属导体螺柱侧的一端和所述底部光纤的两端分别设有用于对应相连的光纤接口；

所述中段加热导线在中段金属导体螺柱侧的一端和底部加热导线在底部金属导体螺孔侧的一端设有用于对应相连的导线接口；

所述顶部部件包含顶部金属导体、顶部第一加热导线、顶部第二加热导线、顶部第一光纤和顶部第二光纤；所述顶部金属导体的一端设有与所述底部金属导体的螺孔相匹配的螺柱，另一端和顶部第二加热导线的一端相连；所述第一加热导线沿所述顶部金属导体的轴线设置；所述顶部第一光纤沿顶部金属导体的轴线设置、且两端分别设置在顶部金属导体的两端；顶部第二光纤均匀缠绕在顶部金属导体上、且两端分别设置在顶部金属导体的两端；

所述顶部第一光纤、顶部第二光纤在顶部金属导体螺柱侧的一端和所述中段第一光纤、中段第二光纤在中段金属导体螺孔侧的一端分别设有用于对应相连的光纤接口；

所述顶部第一加热导线在顶部金属导体螺柱侧的一端和所述中段加热导线在中段金属螺孔侧的一端设有用于对应相连的导线接口。

2. 根据权利要求1所述的拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器，其特征在于，所述底部部件、顶部部件和中段部件外均设有绝缘防水层。

3. 根据权利要求1所述的拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器，其特征在于，所述光纤接口采用E2000接头。

4. 根据权利要求1所述的拼接型可加热高精度分布式光纤温度传感器，其特征在于，所述导线接口采用插入式接头。