CN110243548A - 一种光缆接续盒渗水检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光缆接续盒渗水检测装置，涉及传感技术领域，所述光缆接续盒渗水检测系统包括：分布式光纤温度传感仪；所述分布式光纤温度传感仪包括光纤；所述光纤上分布有至少一个光缆接续盒；所述光纤贯穿所述光缆接续盒且与所述光缆接续盒固定连接；所述光缆接续盒渗水检测系统还包括吸湿发热材料；所述吸湿发热材料容置于所述光缆接续盒内。采用本发明提供的技术方案，能够提高检测光缆接续盒渗水的精度，有利于实现长距离分布式检测。

Description

一种光缆接续盒渗水检测系统

技术领域

本发明涉及传感技术领域，特别是涉及一种光缆接续盒渗水检测系统。

背景技术

目前，光纤在全世界的信息传输中扮演着一个重要的角色，它具有抗干扰，带宽大，成本低等诸多优点，因此光纤及其相关领域在近30年发展很快。光纤接续是光缆工程最普遍也是最重要的环节之一，光纤接续工艺及光缆接续盒的选择都将影响光纤的性能及光缆的使用寿命。然而，随着光缆运行年限的增加，光纤的性能指标出现了非正常的变化，其大部分故障都出现在光缆上的光缆接续盒，而光缆接续盒渗水是其主要故障。

光缆接续盒渗水，是因为光缆接续盒的密封性受损。光缆接续盒长期工作在恶劣环境中，这使得光缆接续盒的密封性受损问题难以避免。例如，常年运行在酸碱浓度较大的空气中引起的腐蚀性变形使得光缆接续盒的密封性逐渐变差，又如，受外力冲击引起的机械性变形使得光缆接续盒的密封性遭到破坏。此外，接续盒自身材料的老化也是光缆接续盒的密封性受损的原因之一。

由于光缆铺设的特性，光缆接续盒一般都埋设在地下几米深，海底光缆的接续盒更是在水下，这给接续盒的故障排查作业增加了不少难度；同时，光缆距离长，接续盒的数量多，导致接续盒故障的检测和定位异常困难。现有技术主要通过对光缆系统所配备的备用光纤进行检测，通过比较备用光纤各个探测点的损耗变化量来确定与探测点对应的接续盒是否渗水，但是这种方法的检测精确度低，而且，现有技术是在渗入光缆接续盒的水已对备用光纤造成损耗之后才能检测到光缆接续盒渗水，此时备用光纤的某一个探测点已经泄露，光纤的损耗使得后续探测点的信号变弱，不利于实现长距离地分布式检测。

发明内容

基于此，有必要提供一种光缆接续盒渗水检测系统，能够提高检测光缆接续盒渗水的精度，有利于实现长距离分布式检测。

本发明提供的光缆接续盒渗水检测系统包括：分布式光纤温度传感仪；所述分布式光纤温度传感仪包括光纤；所述光纤上分布有至少一个光缆接续盒；所述光纤贯穿所述光缆接续盒且与所述光缆接续盒固定连接；所述光缆接续盒渗水检测系统还包括吸湿发热材料；所述吸湿发热材料容置于所述光缆接续盒内。

在一种可选的实施方式中，所述分布式光纤温度传感仪为分布式光纤拉曼测温传感系统。

在一种可选的实施方式中，所述分布式光纤温度传感仪还包括脉冲激光器、光纤波分复用器、第一光电探测器、第二光电探测器和数据采集卡；所述光纤波分复用器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述脉冲激光器的输出端与所述光纤波分复用器的第一端口连接；所述光纤波分复用器的第二端口与所述光纤连接；所述光纤波分复用器的第三端口与所述第一光电探测器的输入端连接；所述光纤波分复用器的第四端口与所述第二光电探测器的输入端连接；所述数据采集卡包括第一输入端和第二输入端；所述数据采集卡的第一输入端与所述第一光电探测器的输出端连接；所述数据采集卡的第二输入端与所述第二光电探测器的输出端连接。

在一种可选的实施方式中，所述脉冲激光器输出的脉冲激光的波长数值范围落在1545nm~1555nm内；所述第一光电探测器能够探测波长数值范围落在1445nm~1465nm内的光；所述第二光电探测器能够探测波长数值范围落在1645nm~1665nm内的光。

在一种可选的实施方式中，所述吸湿发热材料包覆于所述光纤外壁。

在一种可选的实施方式中，所述光缆接续盒内设有用于盛装所述吸湿发热材料的盛料盒；所述盛料盒开有至少一个渗水孔。

在一种可选的实施方式中，所述吸湿发热材料包覆于所述光纤外壁；所述盛料盒还开有供所述光纤贯穿所述盛料盒的两个通孔。

在一种可选的实施方式中，所述分布式光纤温度传感器的光纤为光缆备用光纤。

在一种可选的实施方式中，所述分布式光纤温度传感器的光纤为感温光纤。

在一种可选的实施方式中，所述吸湿发热材料为氯化钙、蒙脱石或者腈纶纤维。

相比于现有技术，本发明提供的光缆接续盒渗水检测系统，利用吸湿发热材料的特性监测光缆接续盒内的湿度，当光纤上分布的某个光缆接续盒渗水时，容置于该光缆接续盒内的吸湿发热材料在吸湿后散发热量，因此，通过分布式光纤温度传感仪获取光纤上分布的光缆接续盒内光纤的温度，即可检测到光缆接续盒渗水，通过光时域反射技术即可对渗水的光缆接续盒进行定位。本发明通过监测温度来检测光缆接续盒渗水，其几乎不会造成光纤信号的损耗，有利于检测精度的提高；同时，相对于通过检测光纤的损耗变化量来检测光缆接续盒渗水的做法来说，本发明极大程度地降低了探测点泄露的风险，有利于实现长距离分布式检测。

附图说明

图1为本发明一实施方式的光缆接续盒渗水检测系统的结构示意图；

图2为本发明又一实施方式的光缆接续盒渗水检测系统的结构示意图；

图3为斯托克斯散射光的光强与时间的关系示意图；

图4为反斯托克斯散射光的光强与时间的关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称与另一个元件“连接”或元件被称为“连接至”另一个元件时，它可以直接与另一个元件连接或者也可以存在居中的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，其是本发明一实施方式中的光缆接续盒渗水检测系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的光缆接续盒渗水检测系统1包括：分布式光纤温度传感仪10。分布式光纤温度传感仪10包括光纤101。光纤101可以是单模光纤，也可以是多模光纤。分布式光纤温度传感器的光纤101可以使用原有光缆线路的光纤。在本实施例中，分布式光纤温度传感器的光纤为光缆备用光纤。通常，原有光缆（图1未示出）会配置光缆备用光纤，因此使用光缆备用光纤作为分布式光纤温度传感器的光纤，不仅降低解调难度，避免对通信光纤的信号造成影响，而且无需改变已经铺设的光缆。在其他实施方式中，分布式光纤温度传感器的光纤可以是感温光纤。通过使用专用的感温光纤，能够提高温度检测精度，进而提高渗水检测精度。

光纤101上分布有多个光缆接续盒20（图1仅示出其中一个），因此，通过分布式光纤温度传感仪10可以获得光纤101上各个探测点的温度分布。光纤101贯穿光缆接续盒20且与光缆接续盒20固定连接。光纤101与光缆接续盒20可以是间接固定连接，也可以是直接固定连接。需要说明的是，光缆接续盒20的数量为至少一个，例如，光缆接续盒的数量可以是多个，也可以是一个，具体可根据实际需求调整数量。

光缆接续盒渗水检测系统1还包括吸湿发热材料。吸湿发热材料容置于光缆接续盒20内。其中，吸湿发热材料可以是氯化钙、蒙脱石、腈纶纤维或其他吸湿发热材料。

其中，蒙脱石(Montmorillonite)是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物。腈纶纤维，学名聚丙烯腈纤维，是以丙烯腈为主要单体与少量其他单体共聚，经纺丝加工而成的纤维。

吸湿发热材料30包覆于光纤101外壁，可更迅速地将热量传递至光纤，提高检测灵敏度，同时也降低对吸湿发热材料散热性能的要求，有效降低成本。由于只需要光纤能够感应温度变化，因此，在其他实施方式中，吸湿发热材料也可以不包覆于光纤101外壁，例如，可以是贴附在光纤外壁一侧，也可以是贴附在光缆接续盒20内壁等。

光缆接续盒20内设有用于盛装吸湿发热材料的盛料盒32。盛料盒32可以是圆筒状、长方体、球体或其他形状。盛料盒32开有至少一个渗水孔。其中，渗水孔的直径可根据吸湿发热材料的具体特征做调整，渗水孔的数量可以是一个，也可以是多个，具体可结合吸湿发热材料的具体特征或光缆接续盒的材质、环境等因素进行调整。盛料盒还开有供光纤贯穿盛料盒32的两个通孔（图1未示出）。

在本实施方式中，分布式光纤温度传感仪10为分布式光纤拉曼测温传感系统，在其他实施方式中，分布式光纤温度传感仪10可以是相敏光时域反射系统。

结合图2所示，在本实施例中，分布式光纤温度传感仪还包括脉冲激光器102、光纤波分复用器103、第一光电探测器104、第二光电探测器105和数据采集卡106。光纤波分复用器103包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。脉冲激光器102的输出端与光纤波分复用器103的第一端口连接。光纤波分复用器103的第二端口与光纤101连接。光纤波分复用器103的第三端口与第一光电探测器104的输入端连接。光纤波分复用器103的第四端口与第二光电探测器105的输入端连接。数据采集卡106包括第一输入端和第二输入端。数据采集卡106的第一输入端与所述第一光电探测器104的输出端连接。数据采集卡106的第二输入端与第二光电探测器105的输出端连接。需要说明的是，分布式光纤温度传感仪的具体实施方式不限于此，例如，在其他实施方式中，分布式光纤温度传感仪还可以包括第二脉冲激光器与电子切换开关等。

在本实施例中，脉冲激光器102输出的脉冲激光的波长数值范围落在1545nm~1555nm内，优选地，脉冲激光器102输出的脉冲激光的波长为1550nm（纳米）。

第一光电探测器能够探测波长数值范围落在1445nm~1465nm内的光，需要说明的是，第一光电探测器实际能够探测的光的波长数值范围可以比1445nm~1465nm这一数值范围更大，例如，可以是1420nm~1490nm，可根据实际精度要求和成本要求进行器件选型。在本实施例中，第一光电探测器能够探测的波长为1450nm。第二光电探测器能够探测波长数值范围落在1645nm~1665nm内的光。需要说明的是，第二光电探测器实际能够探测的光的波长数值范围可以比1645nm~1665nm这一数值范围更大，例如，可以是1620nm~1690nm，可根据实际精度要求和成本要求进行器件选型。在本实施例中，第二光电探测器能够探测的波长为1663nm。

工作时，脉冲激光器102输出的脉冲激光经过波分复用器103后传输至光纤101，其后向反射的拉曼散射光从波分复用器103的第三端口和第四端口输出，其中，反斯托克斯散射光被第一光电探测器104接收，斯托克斯散射光被第二光电探测器105接收。请参阅图3与图4，其中，图3为斯托克斯散射光的光强与时间的关系示意图；图4为反斯托克斯散射光的光强与时间的关系示意图。其中，时间为探测器探测到散射光的时间或者脉冲光源器102输出脉冲光源到探测器探测到散射光的时长。当光缆接续盒渗水时，光缆接续盒内的湿度变化会引起温度变化，由于拉曼散射光中，反斯托克斯散射光对温度敏感，因此，温度的变化将影响反斯托克斯散射光的峰值大小；而光缆接续盒20在光纤101上的位置将影响散射光在光纤中传输回来的时间，即，影响反斯托克斯散射散射光的峰在时间轴上的位置。因此，通过第一光电探测器104探测反斯托克斯散射光，并通过数据采集卡分析反斯托克斯散射光峰值的大小变化及峰值在时间轴上的位置变化，便能检测到光缆接续盒渗水，并定位该渗水的光缆接续盒的位置。反斯托克斯散射光比斯托克斯散射光的温度灵敏度高，因此，通过第二光电探测器105探测斯托克斯散射光，由数据采集卡将斯托克斯散射光用作反斯托克斯散射光峰值解调的参考信号，可以消去除了温度以外的因素对反斯托克斯散射光的干扰，使检测结果更加准确。

需要说明的是，在其他实施方式中，脉冲激光器102输出的脉冲激光的波长数值范围还可以是1380nm，则第一光电探测器104与第二光电探测器105能够探测波长数值范围应相应地进行调整，以使第一光电探测器104能够探测到反斯托克斯散射光，第二光电探测105能够探测到斯托克斯散射光。

可选的，本实施例中，光缆接续盒渗水检测系统还包括显示单元和报警单元。数据采集卡的输出端分别与显示单元以及报警单元连接。报警单元可以是通过声音、文字通知、灯光等方式进行报警。

本实施例提供的光缆接续盒渗水检测系统，利用吸湿发热材料的特性监测光缆接续盒内的湿度，当光纤上分布的某个光缆接续盒渗水时，容置于该光缆接续盒内的吸湿发热材料在吸湿后散发热量，因此，通过分布式光纤温度传感仪获取光纤上分布的光缆接续盒内光纤的温度，即可检测到光缆接续盒渗水，通过光时域反射技术即可对渗水的光缆接续盒进行定位。本发明通过监测温度来检测光缆接续盒渗水，其几乎不会造成光纤信号的损耗，有利于检测精度的提高；同时，相对于通过检测光纤的损耗变化量来检测光缆接续盒渗水的做法来说，本实施例极大程度地降低了探测点泄露的风险，有利于实现长距离分布式检测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，包括：分布式光纤温度传感仪；所述分布式光纤温度传感仪包括光纤；所述光纤上分布有至少一个光缆接续盒；所述光纤贯穿所述光缆接续盒且与所述光缆接续盒固定连接；所述光缆接续盒渗水检测系统还包括吸湿发热材料；所述吸湿发热材料容置于所述光缆接续盒内。

2.根据权利要求1所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述分布式光纤温度传感仪为分布式光纤拉曼测温传感系统。

3.根据权利要求2所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述分布式光纤温度传感仪还包括脉冲激光器、光纤波分复用器、第一光电探测器、第二光电探测器和数据采集卡；所述光纤波分复用器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述脉冲激光器的输出端与所述光纤波分复用器的第一端口连接；所述光纤波分复用器的第二端口与所述光纤连接；所述光纤波分复用器的第三端口与所述第一光电探测器的输入端连接；所述光纤波分复用器的第四端口与所述第二光电探测器的输入端连接；所述数据采集卡包括第一输入端和第二输入端；所述数据采集卡的第一输入端与所述第一光电探测器的输出端连接；所述数据采集卡的第二输入端与所述第二光电探测器的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器输出的脉冲激光的波长数值范围落在1545nm~1555nm内；所述第一光电探测器能够探测波长数值范围落在1445nm~1465nm内的光；所述第二光电探测器能够探测波长数值范围落在1645nm~1665nm内的光。

5.根据权利要求1所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述吸湿发热材料包覆于所述光纤外壁。

6.根据权利要求1所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述光缆接续盒内设有用于盛装所述吸湿发热材料的盛料盒；所述盛料盒开有至少一个渗水孔。

7.根据权利要求6所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述吸湿发热材料包覆于所述光纤外壁；所述盛料盒还开有供所述光纤贯穿所述盛料盒的两个通孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器的光纤为光缆备用光纤。

9.根据权利要求1-7任一项所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器的光纤为感温光纤。

10.根据权利要求1-7任一项所述的光缆接续盒渗水检测系统，其特征在于，所述吸湿发热材料为氯化钙、蒙脱石或者腈纶纤维。