CN201858525U - 光纤型非侵入式管道压力感测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤型非侵入式管道压力感测装置，包括缠绕在待测管道上的曲线型壳体，布设在所述的曲线型壳体内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，所述的A侧变形齿和B侧变形齿呈交错布设，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤的两侧，信号光纤的延长光纤接测试单元。当管道内部压力增大或减少时，管道的圆周周长会增加或减少，从而使缠绕在管道上的曲线型壳体内部的相对两侧的变形齿之间的距离改变，这样也会改变夹持在相对两侧变形齿间信号光纤的弯曲曲率，测试单元通过检测信号光纤内部传输光信号功率的变化获取所述管道内部压力的变化。本装置精度高、故障率低，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及对管道周围的压力的探测，更确切地说，涉及一种用于测量管道内压力大小的非侵入式的光纤压力感测装置。
背景技术
在石油和天然气工业中，人们已经知道对管道内的液体、气体压力进行测量对石油和天然气的探测和生产来说是十分有用的。然而，典型的压力传感器需要在管道壁上钻孔以便将压力传递给传感器，或者将传感器或传感器的一部分安置在管道中。在管道上钻孔花费较多并且给系统增加了故障隐患。因此，就需要以非侵入的方式测量管道内的压力。
中国专利申请号99807831.X《用于测量管道内的不稳定压力的非插入式纤维光学压力传感器》提出了一种装置，是围绕管道将光纤缠绕成线圈，另外在光纤上分布有布拉格光栅，当管道内压力变化时，管道轴向的直径也变化，使管道轴向的周长变化，导致缠绕在管道表面上的光纤的长度变化，通过测试光纤长度的变化来获得管道内的压力变化，同时分布在光纤上的布拉格光栅的反射波长的变化也与管道内的压力变化有关。但该发明提出的方案的实施存在着成本高、使用困难的问题，该方案需要测量缠绕在管道表面光纤的长度变化，这需要使用成本较高的干涉型仪器才能精确测试；另外，对布拉格光栅的反射波长变化的测试也需要高精度的光谱仪等精密设备。高成本限制该方案光纤传感装置的应用范围。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种光纤型非侵入式管道压力感测装置，采用的是缠绕在管道上的光纤微弯结构，不仅增加了有效光纤的长度，并减少了光纤的微弯曲率，并使该光纤压力感测装置具有使用寿命长、精度高的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：缠绕在待测管道上的曲线型壳体，布设在所述的曲线型壳体内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，所述的A侧变形齿和B侧变形齿呈交错布设，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤的两侧，信号光纤的延长光纤接测试单元。
当管道内部压力增大或减少时，管道的圆周周长会增加或减少，从而使缠绕在管道上的曲线型壳体内部的相对两侧的变形齿之间的距离改变，这样也会改变夹持在相对两侧变形齿间信号光纤的弯曲曲率，测试单元通过检测信号光纤内部传输光信号功率的变化获取所述管道内部压力的变化。
所述的曲线型壳体内部布设有变形齿的相对A、B两侧是互相平行的，并同时与待测管道的中心轴平行。
所述的A、B两侧中的一侧距离管道中心轴距离相对另一侧更近。
所述的曲线型壳体的A侧和B侧之间由弹性材料连接。
所述的螺旋形壳体的A侧和B侧之间除了在曲线型壳体的两端处连接外，曲线型壳体中间部位的A侧和B侧之间没有连接。
位于所述的曲线型壳体的A侧变形齿和B侧变形齿之间的信号光纤的一端安置有光反射装置，如反射镜或光纤光栅。
信号光纤的另一端与1X2分路器的1口连接，1X2分路器的2口与测试单元的连接。
所述的信号光纤被防水材料包覆。
所述的防水材料是阻水油膏。
所述信号光纤为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤。
所述测试单元后面接有处理单元。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、光纤型非侵入式管道压力感测装置，该传感器结构简单、设计合理、操作方法方便且使用方式灵活、灵敏度高；
2、光纤型非侵入式管道压力感测装置，因由缠绕在管道上的微弯元件构成，大大增加了信号光纤的有效弯曲长度，一方面增加了检测的精度和灵敏度，并可以减少信号光纤的弯曲曲率，从而延长了信号光纤的使用寿命，使该光纤检测装置具有使用寿命长的特点；
3、光纤型非侵入式管道压力感测装置由于是非侵入式的管道压力测试，从而可以使采用本装置的系统或设备具有更高的安全性、更低的故障率。
综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，所具有缠绕在管道上的微弯元件结构可以大幅度减少信号光纤弯曲曲率，并大幅度延长了信号光纤的有效长度，使本实用新型的装置具有更好的精度和更长的使用寿命。
下面通过附图和实施例，对实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型第一具体实施方式的结构示意图。
图2为本实用新型第一具体实施方式的主要部位的剖面结构示意图。
图3为本实用新型第二具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
| 1-延长光纤； | 4-曲线型壳体； | 5-测试单元； |
| 6-信号光纤； | 7-处理单元； | 10-管道； |
| 30-管道中心轴； | 35-弹性材料； | 4-1-A侧变形齿； |
| 4-2-B侧变形齿。 |
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，本实用新型中，缠绕在待测管道10上的曲线型壳体4，布设在所述的曲线型壳体4内部相对两侧的多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2，所述的A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2呈交错布设，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在信号光纤6的两侧，信号光纤6的延长光纤1接测试单元5，测试单元5后面接处理单元7。
当管道10内部压力增大或减少时，管道10的圆周周长会增加或减少，从而使缠绕在管道10上的曲线型壳体4内部的相对两侧的变形齿之间的距离改变，这样也会改变夹持在相对两侧变形齿间信号光纤6的弯曲曲率，测试单元5通过检测信号光纤6内部传输光信号功率的变化，并将该变化传输至处理单元7从而获取所述管道10内部压力的变化。
所述测试单元5也可以选用光时域反射技术(OTDR)及相干频率调制连续波技术(FMCW)来实现测量。
所述信号光纤6为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤6也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤；或是多根信号光纤6并排夹持在变形齿间，或是多根信号光纤6通过树脂合并为信号光纤束或信号光纤带。
所述信号光纤6和延长光纤1外部包覆有防水材料，如防水油膏，可进一步防止水分子对信号光纤6和延长光纤1的侵蚀，延长了信号光纤6和延长光纤1的使用寿命。
实施例2
如图3所示，本实施例中，与实施例1不同的是：在曲线型壳体4内部的A、B两侧之间由弹性材料35连接。这样可以是曲线型壳体精度和稳定性提高。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：缠绕在待测管道上的曲线型壳体，布设在所述的曲线型壳体内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，所述的A侧变形齿和B侧变形齿呈交错布设，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤的两侧，信号光纤的延长光纤接测试单元。
2.按照权利要求1所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述的曲线型壳体内部布设有变形齿的相对A、B两侧是互相平行的，并同时与待测管道的中心轴平行。
3.按照权利要求2所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述的A、B两侧中的一侧距离管道中心轴距离相对另一侧更近。
4.按照权利要求1所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述的曲线型壳体的A侧和B侧之间由弹性材料连接。
5.按照权利要求1所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述的螺旋形壳体的A侧和B侧之间除了在曲线型壳体的两端处连接外，曲线型壳体中间部位的A侧和B侧之间没有连接。
6.按照权利要求1所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：位于所述的曲线型壳体的A侧变形齿和B侧变形齿之间的信号光纤的一端安置有光反射装置。
7.按照权利要求6所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述的信号光纤的另一端与1X2分路器的1口连接，1X2分路器的2口与测试单元的连接。
8.按照权利要求1所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述的信号光纤被防水材料包覆。
9.按照权利要求1所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述信号光纤为外部包有多层光纤保护层的光纤。
10.按照权利要求1所述的光纤型非侵入式管道压力感测装置，其特征在于：所述测试单元后面接有处理单元。
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| CN109870113A (zh) * | 2017-12-05 | 2019-06-11 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种电池形变检测装置及使用方法 |
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