CN209459791U - 光纤节点装置及应用于布里渊频移原理的温度形变传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，包括：外固定体，线膨胀系数为±0.007×10‑6K‑1之间的材料制成；固定扣，设置在外固定体两端；光子晶体保偏光纤，光子晶体保偏光纤设置在固定扣之间，且位于固定扣之间的部分向一个方向弯曲。在使用时，设置在光纤上，相当于成为光纤的一部分，光纤一端与现有技术中的布里渊频移测量装置连接，布里渊频移测量装置可向光纤发射光线，光线经过本申请的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置反射，布里渊频移测量装置根据反射回的光线得到布里渊频移值，通过布里渊频移值即可得到温度值。
Description
技术领域
本申请属于光纤传感器技术领域，尤其是涉及一种应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置。
背景技术
光纤分布式温度与应变传感器FDTSS(Fiber Distributed Temperature andStress Sensor).系统采用了近年来迅速发展的布里渊光时域反射技术(BOTDR,BrillouinOptical Time Domain Reflectometry)，利用单模光纤和光子晶体光纤测温节点，使光纤作为传输信号媒介的同时，通过感知媒体以测量光纤路径上的温度和应变分布。该系统利用了光的非线性效应——入射光的布里渊频移正比于加载在光纤上的应变与温度的大小，通过对单频或多频时域反射功率谱的信号处理，能够测量温度与应变对布里渊频移的影响，以预知基建结构的变化，通过预先对基建进行维护、保养和修复的手段来避免安全事故的发生。基于BOTDR技术的测量装置具有较小光强分布的布里渊反射谱线，因此需要在脉冲泵浦和接受谱线处理上采用特殊的编/解码和信号处理。除此之外，由于布里渊频移同时正比于作用在光纤上的温度和应变，布里渊频移为温度和应变同时作用的结果，故无法独立测量作用于光纤节点上的温度与应变的值。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为解决现有技术中现有技术中的不足，从而提供一种结构简单，能够提供单独测量的光纤节点装置及应用于布里渊频移原理的温度形变传感器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
种应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，包括：
外固定体，线膨胀系数为±0.007×10-6K-1之间的材料制成；
固定扣，设置在外固定体两端；
光子晶体保偏光纤，光子晶体保偏光纤设置在固定扣之间，且位于固定扣之间的部分向一个方向弯曲。
优选地，本实用新型的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，所述外固定体为锂铝硅酸玻璃陶瓷。
优选地，本实用新型的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，所述外固定体为具有若干通孔或者槽的筒体。
优选地，本实用新型的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，所述外固定体为若干锂铝硅酸玻璃陶瓷制成的若干根连接棒，连接于固定扣之间。
优选地，本实用新型的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，光子晶体保偏光纤的弯曲角度小于7°。
优选地，本实用新型的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，所述光子晶体保偏光纤弯曲部分的符合正态分布线。
一种温度形变传感器，包括，布里渊频移测量装置，所述布里渊频移测量装置与光纤连接，所述光纤上设置有至少一个上述的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置。
本实用新型的有益效果是：
本申请涉及一种应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置使用时，设置在光纤上，相当于成为光纤的一部分，光纤一端与布里渊频移测量装置连接，布里渊频移测量装置可向光纤发射光线，光线经过本申请的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置反射，布里渊频移测量装置根据反射回的光线得到布里渊频移值，通过布里渊频移值即可得到温度值。具有结构简单，操作方便的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本申请实施例的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置的一种实施方式的结构示意图；
图2是本申请实施例的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置的另一种实施方式的结构示意图；
图3是本申请实施例的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置的第三种实施方式的结构示意图；
图中的附图标记为：
外固定体1，固定扣2，光子晶体保偏光纤9。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置，如图1所示，包括：
外固定体1，线膨胀系数为±0.007×10-6K-1之间的材料制成，优选为锂铝硅酸玻璃陶瓷，由于锂铝硅酸玻璃陶瓷导热性较差，外固定体1可以是具有若干通孔或者槽的筒体，如图1所示，也可以是若干锂铝硅酸玻璃陶瓷制成的若干根连接棒，如图2所示，连接于固定扣2之间；如果采用高导热、低线膨胀系数的材料时，则可设置为筒状，如图3所示，无需通孔等提高热传导效率的结构；
固定扣2，设置在外固定体1两端；
光子晶体保偏光纤9，光子晶体保偏光纤9设置在固定扣2之间，且位于固定扣2之间的部分向一个方向弯曲，为了不引入较高的弯曲损耗和反射，光子晶体保偏光纤9弯曲角度优选为小于7°，光子晶体保偏光纤9弯曲部分的曲线符合正态分布线。
本申请节点装置的原理是基于布里渊频移与温度和应变的关系式：VB＝V0+Crε+△VBT，其中vB为布里渊频移，Cr为应变频移常数、为已知值，ε为应变量，ΔvB为温度对应的频移常数、为已知值，T为温度，v0为频移常量、为已知值。
本实施例的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置使用时，设置在光纤上，相当于成为光纤的一部分，光纤一端与布里渊频移测量装置连接，布里渊频移测量装置现有技术中就存在，布里渊频移测量装置可向光纤发射光线，光线经过本实施例的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置反射，布里渊频移测量装置根据反射回的光线得到布里渊频移值，之后再通过计算即可得到光子晶体保偏光纤9所在位置的环境温度。
计算原理为：布里渊频移测量装置的光线发射到节点装置时，由于光子晶体保偏光纤9两端固定时，其应变对于布里渊频移的影响可忽略不计，因此Crε可忽略，此时VB＝V0+△VBT；布里渊频移VB可由布里渊频移测量装置得到，V0为在光纤两端固定时的频移常量。根据式1在已知布里渊频移VB的情况下可求出温度T＝(VB-V0)/△VB。因此，应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置可用于对光纤上对温度的测量。
实施例2
本实施例提供一种温度形变传感器，包括，布里渊频移测量装置，所述布里渊频移测量装置与光纤连接，所述光纤上设置有至少一个实施例1所述的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种光纤节点装置，其特征在于，包括：
外固定体（1），线膨胀系数为±0.007×10-6K-1之间的材料制成；
固定扣（2），设置在外固定体（1）两端；
光子晶体保偏光纤（9），光子晶体保偏光纤（9）设置在固定扣（2）之间，且位于固定扣（2）之间的部分向一个方向弯曲。
2.根据权利要求1所述的光纤节点装置，其特征在于，所述外固定体（1）为锂铝硅酸玻璃陶瓷。
3.根据权利要求2所述的光纤节点装置，其特征在于，所述外固定体（1）为具有若干通孔或者槽的筒体。
4.根据权利要求2所述的光纤节点装置，其特征在于，所述外固定体（1）为若干锂铝硅酸玻璃陶瓷制成的若干根连接棒，连接于固定扣（2）之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光纤节点装置，其特征在于，光子晶体保偏光纤（9）的弯曲角度小于7°。
6.根据权利要求5所述的光纤节点装置，其特征在于，所述光子晶体保偏光纤（9）弯曲部分的符合正态分布线。
7.一种应用于布里渊频移原理的温度形变传感器，其特征在于，包括，布里渊频移测量装置，所述布里渊频移测量装置与光纤连接，所述光纤上设置有至少一个如权利要求1-6任一项所述的应用于布里渊频移原理的温度形变传感器的光纤节点装置。
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