CN114261853B - 一种分布式光纤传感设备3d打印光纤盘绕装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置及方法，光纤盘绕装置包括：纤盒底板和盖板，纤盒底板为一端开口的盒体，纤盒底板设置有至少两个侧边槽，纤盒底板内部的底部设置有位于边缘位置且间断设置的走纤槽、以及位于走纤槽中部的多个且用于放置光纤熔接点的第一熔接点槽，光纤从侧边槽进入纤盒底板内并在走纤槽内盘绕，盖板盖设于纤盒底板的开口端。光纤盘绕装置的使用步骤包括：将光纤盘绕在走纤槽中，光纤熔接点放置在第一熔接点槽中；固定中间层，继续盘绕光纤，将光纤熔接点放置在第二层熔接点槽中；固定盖板。本申请对光纤熔接点能稳定的固定和保护，使其不易受到外力撞击拉扯产生变形、断裂等，光纤盘绕整齐牢固。
Description
技术领域
本申请属于光纤传感领域，特别涉及一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置及方法。
背景技术
光纤传感技术由于其传感介质无源、耐腐蚀、抗电磁干扰、使用寿命长等优点，逐渐成为传感领域最具代表性的新兴技术之一。其中，分布式光纤传感技术，利用了光时域反射技术，可对光纤中任意一点的后向散射信号进行定位，因此，具备测量光纤沿线物理量分布的功能。通过一根光纤即可实现对几千米甚至几十千米范围的相关物理量监测。光纤中的后向散射信号，根据其波长不同，可分为瑞利散射光、拉曼散射光、布里渊散射光。瑞利散射光通常用来进行光纤损耗测量，拉曼散射光对温度敏感，一般用作分布式温度测量，布里渊散射光对温度和应变均敏感，通常可用作分布式温度或应变测量。
此类技术通过一束探测光脉冲注入传感光纤，利用光无源器件，从后向散射光信号中分离出所需波长的光信号，根据探测光脉冲入射与接收到后向散射光信号的时间差，结合光速进行定位。分布式光纤传感系统中，传感光纤的盘绕至关重要，这决定了系统信号能否顺利传输。
相关技术中，光纤盘绕在光纤熔接点的固定和保护、传输光纤的固定和保护方面不足，使得光纤传感设备中光纤盘绕存在光纤熔接点固定不牢固、易损坏。
发明内容
为了使光纤熔接点固定牢固且不易损坏，本申请提出了一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置及方法。
本申请通过3D打印光纤盘绕装置，将分布式光纤传感设备中各光器件光纤盘绕在盘纤盒内的走纤槽中，光纤熔接点分别放置在第一熔接点槽和第二熔接点槽中，通过纤盒底板外侧的连接固定孔，将纤盒底板固定在光纤传感设备内结构件上，通过连接于纤盒底板的第二固定柱和中间层开设的连接空相互卡设，实现中间层与纤盒底板固定连接，形成第二熔接点槽位于第一熔接点槽一侧的双层结构，盖板通过固定孔与盘纤盒底板固定形成3D打印盘纤盒整体。
第一方面，本申请一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置所采用的技术方案是：
一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置，包括：
纤盒底板和盖板，纤盒底板为一端开口的盒体，纤盒底板设置有至少两个侧边槽，用于光纤两端的穿入或穿出，纤盒底板内部的底部设置有位于边缘位置且间断设置的走纤槽、以及位于走纤槽中部的多个且用于放置光纤熔接点的第一熔接点槽，光纤从侧边槽进入纤盒底板内并在走纤槽内盘绕，盖板盖设于纤盒底板的开口端，用于封闭纤盒底板。
通过上述实施方式，进行光纤盘绕时，将光纤从一个侧边槽进入纤盒底板，然后将光纤在走纤槽内盘绕，在有光纤熔接点的位置，将光纤熔接点卡入到第一熔接点槽内，然后继续盘绕光纤。光纤熔接点受到第一熔接点槽的固定和保护，使得光纤熔接点不易收到损伤，光纤被走纤槽保护，光纤的盘绕固定更加整齐和稳定。
在上述光纤盘绕装置中，所述走纤槽设置两个，两个走纤槽分设于纤盒底板的两侧，且走纤槽与第一熔接点槽平行设置。
在上述光纤盘绕装置中，所述纤盒底板中部边缘为相互平行且对称的直线侧，直线侧的两端为弧形的端部。
在上述光纤盘绕装置中，所述纤盒底板内设置至少一个中间层，中间层位于纤盒底板的底部和盖板之间，中间层的表面设置有第二熔接点槽。
在上述光纤盘绕装置中，所述中间层包括中间底板和多个第二分隔板，第二分隔板垂直与中间底层且固定连接于中间底层一侧，第二分隔板之间相互平行，相邻的两个第二分隔板与其中间的中间底层形成第二熔接点槽。
在上述光纤盘绕装置中，所述纤盒底板的内部的底部连接有第二固定柱，中间层开设有连接孔，通过第二固定柱与连接孔连接用于将中间层固定于纤盒底板。
具体的，所述第二固定柱连接有连接螺栓，连接螺栓穿过连接孔螺纹连接于第二固定柱。
在上述光纤盘绕装置中，所述纤盒底板的内部的底部连接有第一固定柱，盖板开设有盖板固定孔，通过第一固定柱与盖板固定孔连接用以使盖板固定于纤盒底板。
具体的，所述第一固定柱连接有连接螺栓，连接螺栓穿过盖板固定孔螺纹连接于第一固定柱。
在上述光纤盘绕装置中，所述第一固定柱设置至少四个，且第一固定柱位于靠近纤盒底板侧壁的位置。
在上述光纤盘绕装置中，所述纤盒底板外壁固定连接有固定板，固定板开设有连接固定孔，连接固定孔用于将纤盒底板固定于光纤传感设备上。
第二方面，本申请一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置的使用方法，所采用的技术方案是：
一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置的使用方法，包括以下步骤：
将纤盒底板通过连接固定孔，固定于光纤传感设备内部结构件上；
将各光器件光纤依次盘绕在走纤槽中，将光纤熔接点放置在第一熔接点槽中；
将中间层通过第二固定柱和连接孔固定于纤盒底板上，继续盘绕光纤，将光纤熔接点放置在第二层熔接点槽中；
将盖板通过第一固定柱和盖板固定孔，固定于纤盒底板上，完成分布式光纤传感设备中光纤的走纤盘绕。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)通过设置走纤槽和第一熔接点槽，光纤盘绕在光纤盘纤盒内部两侧的光纤槽中，起到保护光纤的作用，在盘绕光纤过程中将熔接点盘在第一熔接点槽固定，解决了分布式光纤传感设备中光纤熔接点固定问题。
(2)通过设置第一熔接点槽和第二熔接点槽，对光纤熔接点起到保护作用，使其不易受到外力撞击拉扯产生变形、断裂等影响设备测量精度。
(3)通过设置该装置将光纤盘绕在光纤盘纤盒内部两侧的光纤槽中，解决了分布式光纤传感设备中光器件光纤杂乱、盘绕无序、易翘起松动等问题，同时提升了设备内部空间利用率。
(4)本申请的光纤盘绕装置采用3D打印技术，制作精度高、节省材料、成本低、提高了生产效率，达到了减轻重量、增加使用寿命、提升性能、安装方便、操作简单等效果的优点，在分布式光纤传感领域对产品小型化、轻型化、低成本、高效率发展有推动作用。
附图说明
图1为本申请实施例1提供的一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置图的结构示意图；
图2为本申请实施例1提供的一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置安装图；
图3为本申请实施例2提供的一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置的结构示意图。
附图标记说明：1、纤盒底板；11、侧边槽；12、走纤板；13、走纤槽；14、第一分隔板；15、第一熔接点槽；16、第一固定柱；161、连接螺栓；17、第二固定柱；171、定位圆筒；18、固定板；181、连接固定孔；
2、盖板；21、盖板固定孔；
3、中间层；31、中间底板；32、第二分隔板；33、第二熔接点槽；35、连接孔。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施例对本申请作进一步详细的描述：
本申请实施例公开了一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置及方法。
实施例1
参照图1和图2，一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置包括：纤盒底板1、盖设于纤盒底板1开口端的盖板2，纤盒底板1的侧壁设开设有至少两个侧边槽11，用于光纤的两端的穿入或穿出，光纤从侧边槽11进入纤盒底板1内并在走纤槽13内盘绕，盖板2盖设于纤盒底板1的开口端，用于封闭纤盒底板1。
纤盒底板1中部边缘为相互平行且对称的直线侧，直线侧的两端为弧形的端部。纤盒底板1内部的底部固定连接有两个走纤板12，走纤板12垂直于纤盒底板1的底部且纤盒底板1中部的侧壁平行，两个走纤板12分别设置于靠近纤盒底板1侧壁的位置，走纤板12的长度小于纤盒底板1中部直线侧的长度，走纤板12与纤盒底板1中部的侧壁形成两个直线型的走纤槽13。同时纤盒底板1上固定连接有多个垂直于纤盒底板1底部的第一分隔板14，第一分隔板14与走纤板12平行，第一分隔板14位于两个走纤板12之间，第一分隔板14与走纤板12、两个第一分隔板14之间形成多个第一熔接点槽15。走纤槽13使得光纤能够在纤盒底板1内盘绕，走纤槽13对光纤进行限位，起到固定及并保护光纤的作用，光纤盘绕更加稳定牢固，且在光纤熔接点处，将光纤熔接点卡设于第一熔接点槽15内，第一熔接点槽15受到第一熔接点槽15的保护，起到固定及并保护光纤熔接点的作用，使得光纤熔接点固定牢固且不易损坏。
纤盒底板1的内部的底部连接有第一固定柱16，盖板2开设有盖板2固定孔，第一固定柱16连接有连接螺栓161，连接螺栓161穿过盖板2固定孔于第一固定柱16螺纹连接，使得盖板2固定于纤盒底板1。第一固定柱16设置至少四个，且第一固定柱16位于靠近纤盒底板1侧壁的位置。第一固定柱16对光纤起到限位作用，与走纤槽13配合，使得光纤固定更加稳定、盘绕更加整齐。
纤盒底板1内设置至少一个中间层3，中间层3位于纤盒底板1的底部和盖板2之间，中间层3包括中间底板31和多个第二分隔板32，第二分隔板32垂直于中间底层且固定连接于中间底层一侧，第二分隔板32之间相互平行，相邻的两个第二分隔板32与其中间的中间底层形成第二熔接点槽33。对于光纤熔接点较多且在第一熔接点槽15内不能完全容纳完时，中间层3的设置，则使得光纤熔接点能够卡设于第二熔接点槽33内，从而对其进行保护。并且光纤传感设备有多根光纤时，不同根光纤的光纤熔接点可以卡设于不同的中间层3，使得光纤之间能够分离开。
纤盒底板1的内部的底部连接有第二固定柱17，中间层3开设有连接孔35，第二固定柱17也连接连接螺栓161，连接螺栓161穿过连接孔35与第二固定柱17螺纹连接，用于将中间层3固定于纤盒底板1。
纤盒底板1外壁固定连接有固定板18，固定板18开设有连接固定孔181，连接固定孔181用于将纤盒底板1固定于光纤传感设备上，使螺栓穿过连接固定孔181并与光纤传感设备螺纹连接，即完成固定。
该光纤盘绕装置由3D打印获得，制作精度高、节省材料、成本低、提高了生产效率，达到了减轻重量、增加使用寿命、提升性能、安装方便、操作简单等效果的优点，在分布式光纤传感领域对产品小型化、轻型化、低成本、高效率发展有推动作用。
本实施例还公开了一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置的使用方法，包括以下步骤，
将纤盒底板1通过连接固定孔181，固定于光纤传感设备内部结构件上；
将各光器件光纤依次盘绕在走纤槽13中，将部分光纤熔接点放置在第一熔接点槽15中；
将中间层3通过第二固定柱17和连接孔35固定于纤盒底板1上，继续将光纤熔接点放置在第二层熔接点槽中；
将盖板2通过第一固定柱16和盖板2固定孔，固定于纤盒底板1上，完成分布式光纤传感设备中光纤的走纤盘绕。
本申请的实施原理为：
将纤盒底板1固定于光纤传感设备内部结构件上后，即可将各光器件光纤在走纤槽13内进行缠绕，对于光纤上的光纤熔接点，将其卡设于第一熔接点槽15内，第一熔接点槽15卡设满光纤熔接点后，将中间层3连接于纤盒底板1上，然后继续盘绕光纤，此时将光纤上的光纤熔接点卡设于第二熔接点槽33内，光纤盘绕完毕后，固定盖体。
实施例2
由于中间层3可设置多层，比如两层、三层等，当中间层3设置两层时，参照图3，靠近纤盒底板1底部的为底部中间层3，另外一个为顶部中间层3，第二固定柱17的底部设置设置台阶面，第二固定柱17穿设于底部中间层3和顶部中间层3的连接孔35中，底部中间层3抵接于台阶面，第二固定柱17上套设有定位圆筒171，定位圆筒171位于底部中间层3和顶部中间层3之间，对底部中间层3和顶部中间层3之间起到支撑作用，连接螺母螺纹连接于第二连接住的顶部，连接螺母卡设于顶部中间层3的上表面，实现两个中间层3的固定。通过定位圆筒171，实现了对多个中间层3的定位和固定。
本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置，其特征在于，包括：
纤盒底板(1)和盖板(2)，纤盒底板(1)为一端开口的盒体，纤盒底板(1)设置有至少两个侧边槽(11)，用于光纤两端的穿入或穿出，纤盒底板(1)内部的底部设置有位于边缘位置且间断设置的走纤槽(13)、以及位于走纤槽(13)中部的多个且用于放置光纤熔接点的第一熔接点槽(15)，光纤从侧边槽(11)进入纤盒底板(1)内并在走纤槽(13)内盘绕，盖板(2)盖设于纤盒底板(1)的开口端，用于封闭纤盒底板(1)。
2.根据权利要求1所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述走纤槽(13)设置两个，两个走纤槽(13)分设于纤盒底板(1)的两侧，且走纤槽(13)与第一熔接点槽(15)平行设置。
3.根据权利要求1所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述纤盒底板(1)中部的边缘为相互平行且对称的直线侧，纤盒底板(1)中部的两端为弧形的端部。
4.根据权利要求1所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述纤盒底板(1)内设置至少一个中间层(3)，中间层(3)位于纤盒底板(1)的底部和盖板(2)之间，中间层(3)的表面设置有第二熔接点槽(33)。
5.根据权利要求4所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述中间层(3)包括中间底板(31)和多个第二分隔板(32)，第二分隔板(32)垂直与中间底层且固定连接于中间底层一侧，第二分隔板(32)之间相互平行，相邻的两个第二分隔板(32)与其中间的中间底层形成第二熔接点槽(33)。
6.根据权利要求4所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述纤盒底板(1)的内部的底部连接有第二固定柱(17)，中间层(3)开设有连接孔(35)，通过第二固定柱(17)与连接孔(35)连接用于将中间层(3)固定于纤盒底板(1)。
7.根据权利要求1所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述纤盒底板(1)的内部的底部连接有第一固定柱(16)，盖板(2)开设有盖板(2)固定孔，通过第一固定柱(16)与盖板(2)固定孔连接用以使盖板(2)固定于纤盒底板(1)。
8.根据权利要求7所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述第一固定柱(16)设置至少四个，且第一固定柱(16)位于靠近纤盒底板(1)侧壁的位置。
9.根据权利要求1所述的光纤盘绕装置，其特征在于，所述纤盒底板(1)外壁固定连接有固定板(18)，固定板(18)开设有连接固定孔(181)，连接固定孔(181)用于将纤盒底板(1)固定于光纤传感设备上。
10.一种分布式光纤传感设备3D打印光纤盘绕装置的使用方法，其特征在于：使用权利要求1-9任一所述的光纤盘绕装置，包括以下步骤，
将纤盒底板(1)通过连接固定孔(181)，固定于光纤传感设备内部结构件上；
将各光器件光纤从侧边槽(11)进入纤盒底板(1)内、并依次盘绕在走纤槽(13)中，将光纤熔接点放置在第一熔接点槽(15)中；
将中间层(3)通过第二固定柱(17)和连接孔(35)固定于纤盒底板(1)上，将光纤熔接点放置在第二层熔接点槽中；纤盒底板(1)的内部的底部连接有第二固定柱(17)，中间层(3)开设有连接孔(35)，通过第二固定柱(17)与连接孔(35)连接用于将中间层(3)固定于纤盒底板(1)；
将盖板(2)通过第一固定柱(16)和盖板(2)固定孔，固定于纤盒底板(1)上，完成分布式光纤传感设备中光纤的走纤盘绕。
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