CN209727124U - 一种光纤传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤传感器，包括光纤或光纤光栅，光纤传感器还包括套接在光纤或光纤光栅外侧的无缝管，无缝管的两端均连接有光纤接头，或者，无缝管的一端连接光纤接头、另一端为密封端，无缝管的各个位置的横截面均相同，无缝管外套设有用于保护光纤或光纤光栅的铠装层。如此设置，设置铠装层增强了光纤传感器的抗拉强度、抗压强度等机械保护，延长使用寿命，还通过屏蔽保护提高光纤抗干扰性能，增加了光纤传感器的机械强度，提高防侵蚀能力，从而解决了光纤传感器内的测试主体脆弱、普通封装不耐高低温、光纤传感器应用范围小、行业内光纤传感器封装没有标准化、光纤传感器的抗拉伸强度和抗弯折能力弱的问题。

Description

一种光纤传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地说，涉及一种光纤传感器。

背景技术

在物联网和光纤传感行业，众所周知，光纤既做通信用，也可以做传感用。光纤在应用于传感时，可以直接是光纤形式，也可以是光纤光栅形式，这两种形式的传感器配合相应测量设备都可以测量一些自然界的基本物理量，如温度、应力、应变、振动等外界信息。

由于光纤或光纤光栅天然的脆弱性，因此并不适用于大部分的实际工程应用，仅能应用于实验室研究阶段，为解决此问题，需要在光纤或光纤光栅外面加上保护和做上光纤接头，这个过程我们也可以称之为光纤传感器封装。完成以上工作后，其产品我们可以称之为光纤传感器，也可以根据其测试内容和主体材料称之为光纤温度传感器、光纤光栅传感器、光纤光栅温度传感器、光纤振动传感器、光纤应力传感器、光纤光栅应力传感器等。目前光纤传感器的封装并没有一个标准，无法实现标准化和大量生产，也无法降低生产成本，所做工作大都在起步阶段，各个公司供应给客户的产品也是五花八门，很多传感器甚至没有封装，或仅仅对部分传感段进行了简单的封装，因此所生产光纤传感器依然很脆弱，还有些光纤传感器的封装是部分传感段封装，别的位置不封装，也可能是前后尺寸不一致的封装，限制了光纤传感器的应用范围。

目前光纤传感器的抗拉强度、抗压强度弱，使用寿命低，抗干扰性能和防侵蚀能力弱，易被老鼠撕咬造成信号传输问题，抗外力性能差，且目前光纤传感器的抗弯折能力差。

因此，如何解决光纤传感器内的测试主体脆弱、普通封装不耐高低温、光纤传感器的应用范围小、行业内光纤传感器封装没有标准化、光纤传感器的抗拉伸强度和抗弯折能力弱的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤传感器，以解决光纤传感器内的测试主体脆弱、普通封装不耐高低温、光纤传感器的应用范围小、行业内光纤传感器封装没有标准化、光纤传感器的抗拉伸强度和抗弯折能力弱的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种光纤传感器，包括光纤或光纤光栅，所述光纤传感器还包括套接在所述光纤或所述光纤光栅外侧的无缝管，所述无缝管的两端均连接有光纤接头，或者，所述无缝管的一端连接所述光纤接头、另一端为密封端，所述无缝管的各个位置的横截面均相同，所述无缝管外套设有用于保护所述光纤或所述光纤光栅的铠装层。

优选地，所述铠装层为至少一根绕包钢丝或绕包钢带。

优选地，所述铠装层的端口与所述光纤接头采用压接方式连接。

优选地，所述无缝管与所述光纤或所述光纤光栅之间形成空腔。

优选地，所述无缝管的外周壁上均匀分布有多个条形钢，各个所述条形钢的延伸方向与所述无缝管的延伸方向一致。

优选地，所述无缝管和所述条形钢通过胶粘剂连接。

优选地，所述密封端与所述光纤或所述光纤光栅靠近所述密封端的一端之间设有间隙。

优选地，所述无缝管的材质为不锈钢。

优选地，所述无缝管的外径为0.4～1.0毫米。

优选地，所述铠装层的外径小于或等于3.2毫米。

本实用新型提供的技术方案中，一种光纤传感器，包括光纤或光纤光栅，光纤传感器还包括套接在光纤或光纤光栅外侧的无缝管，无缝管的两端均连接有光纤接头，或者，无缝管的一端连接光纤接头、另一端为密封端，无缝管的各个位置的横截面均相同，无缝管外套设有用于保护光纤或光纤光栅的铠装层。

如此设置，采用了无缝管对光纤或光纤光栅进行了封装，使光纤传感器具有高抗拉、高抗压、耐磨的特性，且尺寸恒定，系统清晰，能实现标准化。无缝管耐高低温，如果配合上相应的耐温光纤，则光纤传感器可以同步耐受从零下200摄氏度到零上1000摄氏度的温度。采用前后一致的无缝管对光纤或光纤光栅进行封装，加上高抗拉、高抗压、耐磨的特性，使光纤传感器的适用范围极广，可地埋，可缠绕，可布放于油、水、腐蚀性气体、辐射等环境，扩大了光纤传感行业的行业应用。

为了保护光纤传感器结构完整和传输性能，提高光纤传感器的使用寿命，在无缝管外壁增加了铠装层。除了增强抗拉强度、抗压强度等机械保护，延长使用寿命外，还可以通过屏蔽保护提高光纤抗干扰性能。铠装层可以增加光纤传感器的机械强度，提高防侵蚀能力，是为易受机械破坏及易受侵蚀的地区而设计的。铠装层有抗外力性能，若有老鼠撕咬，不至于透过铠装层造成信号传输问题，铠装层的弯曲半径大，抗弯折能力强，可以接地保护光纤或光纤光栅，从而解决了光纤传感器内的测试主体脆弱、普通封装不耐高低温、光纤传感器的应用范围小、行业内光纤传感器封装没有标准化、光纤传感器的抗拉伸强度和抗弯折能力弱的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施例中光纤传感器的结构示意图一；

图2为本实用新型的实施例中光纤传感器的结构示意图二；

图3为图1中A的放大图。

图1～3中：

1-光纤，2-无缝管，3-光纤接头，4-密封端，5-铠装层，6-条形钢。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种光纤传感器，解决了了光纤传感器内的测试主体脆弱、普通封装不耐高低温、光纤传感器的应用范围小、行业内光纤传感器封装没有标准化、光纤传感器的抗拉伸强度和抗弯折能力弱的问题。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

请参考图1～3，本具体实施方式提供了一种光纤传感器，包括光纤1或光纤光栅，其中光纤1或光纤光栅可以为一根也可为多根。光纤传感器还包括套接在光纤1或光纤光栅外侧的无缝管2。参考图2，无缝管2的两端均连接有光纤接头3，可应用于传感行业和通信行业，当应用于通信行业时光纤传感器也可称为光纤跳线，或者，参考图1，无缝管2的一端连接光纤接头3、另一端为密封端4，光纤1或光纤光栅从光纤接头3一直延伸至密封端4。光纤接头3用于连接各种光纤传感设备，光纤传感器本身只有探测和传输作用，并不能直接显示温度、振动等信息，这些信息都由光纤传感设备给出。无缝管2的各个位置的横截面均相同。采用前后一致的无缝管对光纤或光纤光栅进行封装，加上封装后的光纤传感器高抗拉、高抗压、耐磨的特性，使光纤传感器的适用范围极广，可地埋，可缠绕，可布放于油、水、腐蚀性气体、辐射等环境，扩大了光纤传感行业的行业应用，且尺寸恒定，系统清晰，能实现标准化。无缝管耐高低温，如果配合上相应的耐温光纤，则光纤传感器可以同步耐受从零下200摄氏度到零上1000摄氏度的温度。

无缝管2外套设有铠装层5，光纤传感器加上铠装层5的目的除了增强抗拉强度、抗压强度等机械保护，延长使用寿命外，还可以通过屏蔽保护提高光纤传感器抗干扰性能。铠装层5可以增加光纤传感器的机械强度，提高防侵蚀能力，是为易受机械破坏及易受侵蚀的地区而设计，可以采取任何一种方式敷设，更适用于岩石地区的直埋敷设。铠装层5有抗外力性能，若有老鼠撕咬，不至于透过铠装层5造成信号传输问题。另外，铠装层5的弯曲半径较大，可以接地保护光纤传感器。

作为可选的实施方式，于本实用新型的具体实施例中，铠装层5为至少一根绕包钢丝或绕包钢带。为了让光纤传感器能够承受径向压力，采取多根绕包钢丝或绕包钢带、间隙绕包工艺把绕包钢丝或绕包钢带绕包在无缝管2上，再挤制聚氯乙烯护套。使用绕包钢丝的光纤传感器一般使用在承载压力比较大的场合，比如：穿越公路、广场及震动比较大的公路边、铁路边等，适合于地埋、隧道和穿管敷设。为了让光纤传感器能够承受较大的轴向拉力，采取多根低碳钢丝绕包工艺，把钢丝按必须的节距绕包在无缝管2上再挤护套，使用绕包钢丝的光纤传感器一般是使用在跨距比较大，敷设落差较大的场合。

另外，绕包钢带、绕包钢丝具有高导磁率，有很好的磁屏蔽效果，可以用于抗低频干扰，并可使光纤传感器直埋敷设而免于穿管且价廉物美，在实际运用较多。

作为可选的实施方式，铠装层5的端口与光纤接头3可以采用压接方式连接，也可进行焊接或胶粘连接。采用压接方式效果好、安装时间短。

本实施例的优选方案中，无缝管2与光纤1或光纤光栅之间形成空腔，空腔内可设有导热剂。当光纤传感器测量温度时，导热剂进行热量传导，使光纤传感器测得的温度与所在的环境温度一致。

一些实施例中，无缝管2的外周壁上均匀分布有多个条形钢6，各个条形钢6的延伸方向与无缝管2的延伸方向一致。光纤传感器具有一定长度，无缝管2受重力作用中间部分会下垂，对光纤传感器造成损伤，在无缝管2的外周壁上均匀设置多个条形钢6，起到固定作用，避免无缝管2下垂，各个条形钢6均匀分布于无缝管2的外周壁上，各个条形钢6的尺寸均相同。

作为可选的实施方式，无缝管2和条形钢6通过胶粘剂连接，胶粘剂优选为聚氯乙烯胶，粘接强度高、密封性能好、耐寒热、耐介质性强。无缝管2和条形钢6之间也可进行焊接。

一些实施例中，密封端4与光纤1或光纤光栅靠近密封端4的一端之间设有间隙，可视不同要求进行不同物质的填充，可以填充有匹配液或匹配膏，用于改变光纤1或光纤光栅反射、折射指标，以免给连接的光纤传感设备造成影响，可以改善测量结果。采用端帽封装时，就可以提前在端帽里放置填充物。

无缝管2的材质可以为不锈钢，依据使用环境不同，也可以是各种耐腐蚀合金管，也可以是铝管、铜管等不同种类金属管。无缝管2的外径为0.4～1.0毫米。一般为0.4毫米、0.45毫米、0.5毫米、0.6毫米、0.7毫米、0.8毫米、0.9毫米、1毫米。无缝管2的壁厚为0.1～0.5毫米，优选为0.15毫米。铠装层5的外径小于或等于3.2毫米。

一些实施例中，实际也可以将套有一层无缝管的光纤传感器嵌套进另一层无缝管中，或嵌套进多层无缝管中，做成套有多层管的光纤传感器。

需要说明的是，上述各个实施例中的不同功能的装置或部件可以进行结合，比如，本实施例中光纤传感器，包括光纤1或光纤光栅，光纤传感器还包括套接在光纤1或光纤光栅外侧的无缝管2，无缝管2的两端均连接有光纤接头3，或者，无缝管2的一端连接光纤接头3、另一端为密封端4，无缝管2的各个位置的横截面均相同，无缝管2外套设有用于保护光纤1或光纤光栅的绕包钢丝或绕包钢带。绕包钢丝或绕包钢带的端口与光纤接头3采用压接方式连接。无缝管2与光纤1或光纤光栅之间形成空腔。无缝管2的外周壁上均匀分布有多个条形钢6、用于固定无缝管2、防止其中部下垂损坏，无缝管2和条形钢6通过胶粘剂连接。密封端4与光纤1或光纤光栅靠近密封端4的一端之间设有间隙。无缝管2的材质为不锈钢，也可以为其他各种耐腐蚀的合金，或是铝、铜等金属。无缝管2的外径为0.4～1.0毫米，铠装层5的外径小于或等于3.2毫米。

如此设置，用无缝管2对光纤或光纤光栅全部进行封装，使光纤传感器具有高抗拉、高抗压、耐磨的特性，且尺寸恒定，系统清晰，能实现标准化。无缝管2耐高低温，且前后尺寸一致，使光纤传感器的适用范围极广，扩大了光纤传感行业的行业应用。绕包钢丝或绕包钢带增强了光纤传感器的抗拉强度、抗压强度，沿长使用寿命，还通过屏蔽保护提高光纤抗干扰性能，铠装层有抗外力性能、弯曲半径大，抗弯折能力强。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光纤传感器，包括光纤(1)或光纤光栅，其特征在于，所述光纤传感器还包括套接在所述光纤(1)或所述光纤光栅外侧的无缝管(2)，所述无缝管(2)的两端均连接有光纤接头(3)，或者，所述无缝管(2)的一端连接所述光纤接头(3)、另一端为密封端(4)，所述无缝管(2)的各个位置的横截面均相同，所述无缝管(2)外套设有用于保护所述光纤(1)或所述光纤光栅的铠装层(5)。

2.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述铠装层(5)为至少一根绕包钢丝或绕包钢带。

3.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述铠装层(5)的端口与所述光纤接头(3)采用压接方式连接。

4.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述无缝管(2)与所述光纤(1)或所述光纤光栅之间形成空腔。

5.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述无缝管(2)的外周壁上均匀分布有多个条形钢(6)，各个所述条形钢(6)的延伸方向与所述无缝管(2)的延伸方向一致。

6.根据权利要求5所述的光纤传感器，其特征在于，所述无缝管(2)和所述条形钢(6)通过胶粘剂连接。

7.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述密封端(4)与所述光纤(1)或所述光纤光栅靠近所述密封端(4)的一端之间设有间隙。

8.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述无缝管(2)的材质为不锈钢。

9.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述无缝管(2)的外径为0.4～1.0毫米。

10.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述铠装层(5)的外径小于或等于3.2毫米。