CN113866920B - 一种用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构，具体有：中心的七芯七股钢索(10)；包围钢索(10)的热缩塑封一(11)构成的保护层；包围塑封一(11)和光纤布拉格光栅(12)的热缩塑封二(13)，使得光纤布拉格光栅通过塑封二(13)紧密固定在塑封一(11)的表面；包围塑封二(13)的保护管(15)；塑封二(13)和保护管(15)之间填充硅基橡胶(14)；包围保护管(15)的不锈钢蛇皮管(16)；和外部的防腐蚀塑封三(17)。优点是：结构简单，制作成本低，封装后的光纤布拉格光栅可以轻易固定在近岸海底电缆上，封装后的结构不仅有效的反馈海底电缆的形状变化，且具有很好的自我防护能力，提高了近岸海底电缆的安全性。

Description

一种用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的应用于近岸海底电缆在线监测的光纤布拉格光栅封装结构，属于海底电缆监控技术领域。
背景技术
光纤形状监测技术因其众多的应用优势而备受各行业广泛关注。光纤布拉格光栅作为光纤形状监测技术中最有代表性的传感器，具有抗电磁干扰能力强、成本低、重量轻等优点，在形状监测领域具有广阔的应用前景，已经在海洋工程、机器制造、轨道交通、航空航天等领域提供了大量且可靠的解决方案。被测物的形变能够传递给布拉格光栅导致光纤中的反射波长发生变化，通过检测其反射波长的变化，利用算法即可还原出被测物的形状变化。
海底电缆在国际海洋能源传输与涉海洋设备应用领域迅猛发展的大背景下，在近大陆岛屿、海上工作平台、海上风力发电、海底监测设备等领域的应用中取得了极大的发展。但海底电缆在铺设与使用过程中，部分电缆直接裸露或半掩埋于滩涂与碎石滩上，缺乏有效的覆盖与固定保护，在其诸多的铺设场景中，特别是近岸区域的海底电缆存在极大的运行风险，海水浑浊难以受到有效关注，近岸海况较差导致相应的警示标识难以起效。
基于光纤形状监测技术的近岸海底电缆监测系统亟需发展和完善，尤其是系统中的光纤布拉格光栅本身十分脆弱，难以适应近岸海底电缆需要应对的各种风险。近岸区域海底电缆既要考虑海浪、潮汐、碎石撞击、极端天气和海水腐蚀等自然环境引起的风险，还要考虑渔网、漂浮物、海上平台及船锚等人为因素造成的风险。鉴于上述条件，本发明提出一种针对应用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构，该结构能够有效的保护光纤布拉格光栅并且最大限度减小因封装结构导致的灵敏度降低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种价格便宜、结构简单可靠且能提供有效防护的一种用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构，具体有：中心的七芯七股钢索(10)；包围钢索(10)的热缩塑封一(11)构成的保护层；包围塑封一(11)和光纤布拉格光栅(12)的热缩塑封二(13)，使得光纤布拉格光栅通过塑封二(13)紧密固定在塑封一(11)的表面；包围塑封二(13)的保护管(15)；塑封二(13)和保护管(15)之间填充硅基橡胶(14)；包围保护管(15)的不锈钢蛇皮管(16)；和外部的防腐蚀塑封三(17)。
本发明的优点是：结构简单，制作成本低，封装后的光纤布拉格光栅可以轻易固定在近岸海底电缆上，封装后的结构不仅能够有效的反馈海底电缆的形状变化，且具有很好的自我防护能力，提高了近岸海底电缆的安全性。
附图说明
图1示出光纤布拉格光栅封装结构的横截面。
图中附图标记：
10 钢索
11 塑封一
12 光纤布拉格光栅
13 塑封二
14 硅基橡胶
15 保护管
16 蛇皮管
17 塑封三
具体实施方式
图1示出构造为光纤布拉格光栅封装结构的横截面，本实施方式所述的一种用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构，具体有：中心的七芯七股钢索10；包围钢索10的热缩塑封一11构成的保护层；包围塑封一11和光纤布拉格光栅12的热缩塑封二13，使得光纤布拉格光栅通过塑封二13紧密固定在塑封一11的表面；包围塑封二13的保护管15；塑封二13和保护管15之间填充硅基橡胶14；包围保护管15的不锈钢蛇皮管16；和外部的防腐蚀塑封三17。
钢索10具有一定的刚度和韧性，能够有效的将海底电缆的形状变化传递给光纤布拉格光栅12，但其多芯多股结构导致其表面并不平整，为了降低不平整导致的精度降低现象，在钢索10表面热缩塑封一11确保光纤布拉格光栅12的传感精度，还需要将光纤布拉格光栅12通过塑封二13紧密固定在塑封一11表面，确保其变形与钢索10一致。
塑封二13和保护管15之间存在一定的间隙，间隙会导致监测精度降低，钢索10和整个封装结构同时弯曲时会产生不一致的长度变化，因此需要具有一定弹性的硅基橡胶14作为填充物确保光线布拉格光栅的正常工作。
由于工作环境恶劣，保护管15外包围不锈钢蛇皮管16，蛇皮管16能够有效保护整体结构，提高抗撞击和挤压的能力，但其金属材质容易受到海水腐蚀，因此在蛇皮管16的表面热缩塑封三17，塑封三17还能够有效避免海水侵入封装结构，对其他层进行保护。

Claims (1)

1.一种用于近岸海底电缆监测的光纤布拉格光栅封装结构，具体有：中心的七芯七股钢索(10)；包围钢索(10)的热缩塑封一(11)构成的保护层；包围塑封一(11)和光纤布拉格光栅(12)的热缩塑封二(13)，使得光纤布拉格光栅通过塑封二(13)紧密固定在塑封一(11)的表面；包围塑封二(13)的保护管(15)；塑封二(13)和保护管(15)之间填充硅基橡胶(14)；包围保护管(15)的不锈钢蛇皮管(16)；和外部的防腐蚀塑封层三(17)，其特征在于，所述钢索(10)材质为不锈钢；所述塑封一(11)和塑封二(13)材质均为PVC；所述保护管(15)材质为PE；所述塑封三(17)材质为PVC。
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