CN1971229A - 一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，包括一位于恒温箱中的高压釜，在恒温箱外还设有一高压计量泵，该高压计量泵通过一中空管连接到高压釜里面，光纤传感器设于高压釜中；其中还设有与高压釜中的光纤传感器连接的中空管，该中空管连接到恒温箱的外面，连接在光纤传感器上的光纤通过中空管引到恒温箱的外面。多个光纤传感器之间的光纤也套设有中空管；中空管的中间还设有光纤法兰盘高压保护室。本发明可安全地对在不同温度压力情况下的光纤传感器进行测量、标定，能对光纤类温度、压力传感器进行单独温度、压力单参数测试，对光纤类温度、压力传感器进行温度压力双参数测量。安全性好，结构简单，容易安装和拆卸。

Description

一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置

技术领域

本发明涉及一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，特别是一种能对光纤类温度、压力传感器进行温度压力双参数测量的高温高压釜实验装置。

背景技术

众所周知，光纤类传感器，特别是光纤布拉格光栅温度压力传感器具有许多独特优点，因此越来越受到广大用户的关注和重视。但是对光纤类温度压力传感器的实验室测量、标定，一直是困扰业内人士的一个难题。

目前常用的给光纤温度压力传感器施加压力的方法有：待测压力从氧气钢瓶中气体的气压得到。(刘云启，郑建成，刘志国等，“光纤光栅弹簧管压力传感器的压力和温度特性”，《光子学报》，1998，27(12)：第1111～1115页)；用压力试验机进行加压测试(陈宏波，蔡雄飞，姜德生，“光纤光栅压力传感器的研究”，《武汉理工大学学报》，2003，25(8)：55～56)；用砝码重量传递压力给光纤压力传感器(郭团，乔学光，贾振安，“基于光纤Bragg光栅反射波带宽展宽的压力传感研究”，《光子学报》，2004，33(3))；用千斤顶给压力传感器施加压力(曹晔，刘波，刘丽辉，“对温度不敏感的光纤光栅压力传感器”，《传感技术学报》，2005，18(1))。然而无论是用氧气瓶、压力试验机、砝码、还是千斤顶给光纤压力传感器施加压力都存在许多缺点：危险，不安全，量程小，不方便测围压，不容易对温度和压力两个参数同时进行变温、变压混合测试，尤其不能模拟石油行业所需的高温高压恶劣环境，不能够满足光纤传感行业对高温高压测试环境的需要。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有加压装置的缺点，提供一种既能对光纤类温度、压力传感器进行单独温度、单独压力单参数测试，又能对光纤类温度、压力传感器进行温度、压力双参数测量的高温高压测试实验装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，其包括一位于恒温箱中的高压釜，在恒温箱外还设有一高压计量泵，该高压计量泵通过一中空管连接到高压釜里面，光纤传感器设于高压釜中；其中还设有与高压釜中的光纤传感器连接的中空管，该中空管连接到恒温箱的外面，连接在光纤传感器上的光纤通过中空管引到恒温箱的外面。

所述高温高压釜实验装置中的所述高压釜中可设有多个光纤传感器，在多个光纤传感器之间的光纤也套设有中空管，中空管的中间还设有光纤法兰盘高压保护室，所述的中空管为中空不锈钢管。该实验装置中的所述中空管与高压釜和光纤传感器以及光纤法兰盘高压保护室的连接处，采用密封管阀件密封；其中所述高压釜的充填介质为液相或气相或液气混合相。

根据本发明的技术方案，高压釜内传输段光纤用不锈钢中空管从高压釜内引到高压釜外。压力传递通过不锈钢中空管进行，安全性高，无风险，可连续加温、加压，方便，快捷。不锈钢中空管根据传输光纤外径和对光纤传感器施加压力的大小，其璧厚和内径可随意改变。传输光纤可根据需要从高压釜的某一部位从不锈钢中空管内部引出，不锈钢中空管和高压釜接触部位用管阀件密封。光纤法兰盘高压保护室大小、形状、内部容积可根据光纤法兰盘接头定制。能对光纤法兰盘进行高压保护，且内部可容纳光纤法兰盘，可拆卸。

采用本方案设计的高温高压釜实验装置，其优点主要表现在：

①既能对光纤类温度、压力传感器进行单独温度、单独压力单参数测试，又能对光纤类温度、压力传感器进行温度压力双参数测量。

②可对被测传感器进行围压、管压等多种测量方式，被测传感器可置于高压釜内，也可置于高压容器釜外。

③通过上述不锈钢中空管，可用高压计量泵(手工或自动)直接给传感器加压，进行一些方式的测量。

④相比于常用光纤传感器加压装置，本发明设计安全，无任何风险，且容易安装，便于拆卸。

⑤该高温高压容器可从0MPa逐渐对被测传感器加压、加温，加压上限可达几百兆帕，加温上限可达500℃以上，足够满足光纤传感器的测试、标定工作。

⑥高压容器内部可充填不同相的介质，如液相、气相、液气混合相。

⑦在整个测试过程中，光纤都被保护在不锈钢中空管内，有效防止光纤发生水浸、氢浸现象。另外，不锈钢中空管也可以保护光纤在其他恶劣环境下的使用，如：石油测井行业必须面临的高温、高压、酸、碱等环境。

本发明除了可作为光纤类温度压力传感器加压、加温装置外，还可用来解决其他软线需从高压到低压或从低压到高压的软线引出问题、光纤在恶劣环境(如石油测井中)下如何进行保护的问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明中高温高压釜实验装置的实施例1的结构原理图；

图2是本发明中高温高压釜实验装置的实施例2的结构原理图；

图3是本发明中高温高压釜实验装置的实施例3的结构原理图；

图4是本发明中高温高压釜实验装置的实施例4的结构原理图。

图中：

1、高压计量泵；                 2、恒温箱；

3、高压釜；                     4、光纤传感器；

5、光纤法兰盘高压保护室；       6、中空管；

7、传输段光纤；                 8、管阀件。

具体实施方式

参见附图，每个实施例图中所标光纤传感器4的串接个数为两个，实际应用时串接光纤传感器4的个数可随需要而定。在图1的实施例1中，用来连接两个光纤传感器4的传输段光纤7用不锈钢中空管6保护。而在图2第二个实施例中，用来连接两个光纤传感器的传输段光纤7则不需要不锈钢中空管6保护。

参见图1，为本发明中高温高压釜实验装置的实施例1，高温高压釜实验装置由恒温箱2、高压釜3、高压计量泵(手动或自动)1、中空管6、光纤传感器4、光纤法兰盘高压保护室5、管阀件8组成。被测传感器4和光纤法兰盘高压保护室5在高压釜3内，高压釜3在恒温箱2内，恒温箱2可以随时对高压釜3和高压釜内的光纤传感器4加温。高压釜3内可充满气相、液相或气液混合相介质。

进行实验时，高压计量泵(手工或自动)1产生的压力通过中空管6给位于恒温箱2中的高压釜3加压，中空管6和高压釜3通过管阀件8密封，此时压力就会作用到光纤传感器上4。光纤传感器4把接收到的信息通过中空管6保护的传输段光纤7传送到光谱分析仪进行分析。引出传输段光纤的中空管6和高压釜3相接触处用管阀件8密封。为便于更换测量不同光纤传感器4和便于在高压釜3内串接多个光纤传感器4，设计了光纤法兰盘高压保护室5。光纤法兰盘保护室5两侧用管阀件8和不锈钢中空管6连接。此种实施例因为传输段光纤7都用不锈钢中空管6保护，可以有效防止水浸、氢浸、酸、碱等对光纤的破坏。另外也可以在不锈钢中空管6和光纤之间充填光纤用的油膏，进一步对光纤进行保护。此高压釜3内光纤传感器4的连接方式也适合于石油测井中对光纤传感器和传输段光纤的保护。

参见图2，为本发明中高温高压釜实验装置的实施例2，若对光纤传感器4测量时间不长，且高压釜3内充填的介质为对光纤损害较小时，可以采用实施例2这种较简单的方法对光纤传感器4进行测量。此方法将省去光纤法兰盘高压保护室5，且仅需在串联的第一个光纤传感器4一侧的被引出高压釜3的传输段光纤7外加保护不锈钢中空管6即可。其它同实施例1。

另外，图3是本发明的实施例3，图3中光纤传感器4被移动到高压釜3外，但仍在恒温箱2内，其余同实施例2。图4为本发明的实施例4，在图4中，高温高压实验装置由恒温箱2、高压计量泵(手动或自动)1、不锈钢中空管6、光纤传感器4、管阀件8组成，光纤传感器4被直接置于恒温箱2中。

在上述实施方案中，高压釜3量程大小可根据需要定制，其形状、璧厚、内部容积大小可根据需要随意改变；恒温箱2可连续对被测物体加温，量程大小可根据需要订制，形状也可根据需要随意改变；高压计量泵1可为手工或电动，可连续对被测物体加压，量程大小可根据要求订制，最高可达几百兆帕；中空管6可为不锈钢管，根据传输光纤外径和对光纤传感器4施加压力的大小，其璧厚和内径可随意改变；光纤法兰盘高压保护室5的大小、形状、内部容积可根据光纤法兰盘接头定制，能对光纤法兰盘进行高压保护，内部可容纳光纤法兰盘，可拆卸；光纤温度压力传感器为光纤类的温度压力传感器，且至少一侧有一段传输光纤，传输段光纤7既可为裸光纤，也可以为铠装光纤。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1、一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，包括一位于恒温箱(2)中的高压釜(3)，在所述恒温箱(2)外还设有一高压计量泵(1)，所述高压计量泵(1)通过一中空管(6)连接到所述高压釜(3)里面，所述高压釜(3)中设有光纤传感器(4)；其特征在于：还设有与所述高压釜(3)中的光纤传感器(4)连接的中空管(6)，所述中空管(6)连接到所述恒温箱(2)的外面，连接在所述光纤传感器(4)上的光纤通过所述中空管(6)引到所述恒温箱(2)的外面。

2、根据权利要求1所述的用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，其特征在于：在所述的高压釜(3)中设有多个光纤传感器(4)，在多个光纤传感器(4)之间的光纤套设有中空管(6)。

3、根据权利要求2所述的用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，其特征在于：在所述的中空管(6)的中间还设有光纤法兰盘高压保护室(5)。

4、根据权利要求1、2或3所述的用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，其特征在于：所述的中空管(6)为中空的不锈钢管。

5、根据权利要求1、2或3所述的用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，其特征在于：在所述的中空管(6)与所述高压釜(3)和所述光纤传感器(4)以及所述光纤法兰盘高压保护室(5)的连接处，采用密封管阀件(8)密封。

6、根据权利要求1、2或3所述的用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，其特征在于：所述高压釜(3)的充填介质为液相或气相或液气混合相。

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