CN214066388U - 一种传感光单元及线缆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种传感光单元及线缆，该传感光单元包括保护管、传感用光纤和外护套，所述保护管的管壁上开设有若干贯穿所述保护管内壁和外壁的壁孔；所述传感用光纤位于所述保护管内，并通过固定部与所述保护管内壁相连接；所述外护套包覆在所述保护管外壁上。本实施例提供的传感光单元，由于保护管的管壁上设有壁孔，壁孔贯穿保护管的内壁和外壁，使得保护管呈为镂空状，相对于管壁完全是实心的不锈钢管而言，本申请提供的传感光单元即使受到的外界值较小，由于壁孔的存在，使得保护管更容易发生形变，使得传感用光纤能够及时地对应变进行反馈，从而提高了传感光单元对应变的传感灵敏度。

Description

一种传感光单元及线缆

技术领域

本申请涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种传感光单元及线缆。

背景技术

光纤传感是利用外界物理量的变化来改变光纤中传播光信号发生变化的传输技术。光纤传感技术主要分为两大类别，其中一类是温度传感技术，另一类是应变(应力)传感技术。

随着近几年传感技术的高速发展，温度传感技术主要应用在输油气管的泄漏、堤坝泄漏等方面；而应变(应力)传感技术主要应用在桥梁管道、石油化工和地震监控等方面，其应变(应力)测量需要将被测材料的受力情况直接或间接传导至传感用光纤，通过测试系统不间断检测传感用光纤的变化收集数据进行对比完成监控。

由于光纤是玻璃纤维丝，无保护情况下弯折或外界受力时光纤极易受损。为了保护光纤，通常是在光纤外层增加保护材料，以此制作成光单元，通过增加保护材料，实现对光纤的保护。

对于应用在传感技术领域中的光单元，当然是希望外界的应变 (应力)能够尽快地传递并且作用到传感用光纤上。保护材料或光单元结构设计上既要保护光纤不受外力损坏又需要将外部环境的应变 (应力)及时反馈至传感用光纤上，这样对光单元的要求非常高。

对于常规光缆而言，通常会设置一个“应力应变窗口”，也就是说，当光缆在一定的范围内发生应变时，其中的光纤不会因为受到应力作用而发生应变，这样就可以防止光纤因应力应变过大而出现损坏或拉断的现象，通常情况下，是使光纤相对于保护管而言，具有一定冗余长度，即光纤余长。

在一些相关技术中，是将光纤置于不锈钢管中，再在光纤与不锈钢管中填充阻水纤膏，为了防止光单元因应变过大，会给光单元中的光纤增加余长，以此来保护光纤，而在应力(应变)传感应用中，在满足应力应变窗口的基础上，该光纤余长还需要再大一些，但是此时足够大的余长在光单元受外界力值作用下会对应变(应力)反馈延时，使得传感光单元的传感效果敏感性降低；而且这种不锈钢管的管壁都是实心的，当受到的外界力值太小时，则不锈钢管难以发生形变，同样使得传感用光纤难以对应变(应力)进行反馈，从而使得传感光单元的传感效果敏感性降低。

发明内容

本申请实施例提供一种传感光单元及线缆，可以提高传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度。

第一方面，提供了一种传感光单元，其包括：

保护管，所述保护管的管壁上开设有若干贯穿所述保护管内壁和外壁的壁孔；

传感用光纤，所述传感用光纤位于所述保护管内，并通过固定部与所述保护管内壁相连接；

外护套，所述外护套包覆在所述保护管外壁上。

本实施例提供的传感光单元，包括保护管、传感用光纤和外护套，外护套对其内的保护管和传感用光纤进行保护，传感用光纤通过固定部连接在保护管的内壁上，保护管可以对传感用光纤起到支撑和保护作用，由于保护管的管壁上设有壁孔，壁孔贯穿保护管的内壁和外壁，使得保护管呈为镂空状，相对于管壁完全是实心的不锈钢管而言，本申请提供的传感光单元即使受到的外界值较小，由于壁孔的存在，使得保护管更容易发生形变，使得传感用光纤能够及时地对应变(应力) 进行反馈，从而提高了传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度。

在相关技术中，都是采用设定光纤余长的方式，若光纤余长太小，则容易出现满足不了应力应变窗口的问题，而若光纤余长太大，则容易降低传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度，二者之间较难找到一个平衡，而本申请实施例，是从保护管的角度来提高传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度，相对于确定光纤余长，本申请在保护管上开设壁孔，不仅操作更为方便，而且提高灵敏度的效果也更为明显。

一些实施例中，所有的所述壁孔共同被配置为：使所述保护管呈螺旋结构或网状结构。

一些实施例中，所述固定部具有多个，且沿所述保护管轴向间隔地布置。

一些实施例中，所述传感用光纤位于相邻的两个固定部之间的部分的长度大于相邻的两个固定部之间的距离。

一些实施例中，所述保护管采用金属材质或高分子材质制作而成。

一些实施例中，当所述保护管采用金属材质时，所述传感用光纤的外壁与所述保护管的内壁直接接触。

一些实施例中，所述传感用光纤采用多模光纤，或采用光栅光纤，且所述光栅光纤的光栅点与所述保护管的内壁直接接触。

一些实施例中，所述保护管内还设有阻水件；和/或，

所述保护管呈圆筒形或方筒形；和/或，

所述固定部采用紫外固化胶。

一些实施例中，当所述保护管内设有阻水件时，所述阻水件采用阻水纱或阻水带。

第二方面，提供了一种线缆，其具有如上任一所述的传感光单元，其中，所述线缆包括光缆或架空裸线。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种传感光单元及线缆，本实施例提供的传感光单元，包括保护管、传感用光纤和外护套，外护套对其内的保护管和传感用光纤进行保护，传感用光纤通过固定部连接在保护管的内壁上，保护管可以对传感用光纤起到支撑和保护作用，由于保护管的管壁上设有壁孔，壁孔贯穿保护管的内壁和外壁，使得保护管呈为镂空状，相对于管壁完全是实心的不锈钢管而言，本申请提供的传感光单元即使受到的外界值较小，由于壁孔的存在，使得保护管更容易发生形变，使得传感用光纤能够及时地对应变(应力)进行反馈，从而提高了传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度。

在相关技术中，都是采用设定光纤余长的方式，若光纤余长太小，则容易出现满足不了应力应变窗口的问题，而若光纤余长太大，则容易降低传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度，二者之间较难找到一个平衡，而本申请实施例，是从保护管的角度来提高传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度，相对于确定光纤余长，本申请在保护管上开设壁孔，不仅操作更为方便，而且提高灵敏度的效果也更为明显。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的传感光单元横截面示意图；

图2为本申请实施例提供的传感光单元平面示意图；

图3为本申请实施例提供的传感光单元立体示意图(螺旋结构)；

图4为本申请实施例提供的传感光单元立体示意图(网状结构)。

图中：1、保护管；10、壁孔；2、传感用光纤；3、固定部；4、外护套；5、阻水件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种传感光单元及线缆，可以提高传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度。

参见图1、图2和图3所示，本申请实施例提供了一种传感光单元，该传感光单元包括保护管1、传感用光纤2和外护套4；其中，保护管1的管壁上开设有若干贯穿保护管1内壁和外壁的壁孔10；传感用光纤2位于保护管1内，传感用光纤2通过固定部3与保护管 1内壁相连接，外护套4包覆在保护管1外壁上。

本实施例提供的传感光单元，包括保护管1、传感用光纤2和外护套4，外护套4对其内的保护管1和传感用光纤2进行保护，传感用光纤2通过固定部3连接在保护管1的内壁上，保护管1可以对传感用光纤2起到支撑和保护作用，由于保护管1的管壁上设有壁孔 10，壁孔10贯穿保护管1的内壁和外壁，使得保护管1呈为镂空状，相对于管壁完全是实心的不锈钢管而言，本申请提供的传感光单元即使受到的外界值较小，由于壁孔10的存在，使得保护管1更容易发生形变，使得传感用光纤2能够及时地对应变(应力)进行反馈，从而提高了传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度。

在相关技术中，都是采用设定光纤余长的方式，若光纤余长太小，则容易出现满足不了应力应变窗口的问题，而若光纤余长太大，则容易降低传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度，二者之间较难找到一个平衡，而本申请实施例，是从保护管1的角度来提高传感光单元对应变(应力)的传感灵敏度，相对于确定光纤余长，本申请在保护管1上开设壁孔10，不仅操作更为方便，而且提高灵敏度的效果也更为明显。

传感用光纤2的数量可以为1～2根，也可以是多根。

在外护套4内部没有设置阻水材料的情况下，外护套4使用的材料可以增加阻水功能，当然了，根据需要，外护套4还可以具有耐磨、防腐蚀、耐高温、耐低温、热传导等功能。

参见图3和图4所示，在一些优选的实施例中，所有的壁孔10 共同被配置为：使保护管1呈螺旋结构或网状结构。

在图3中，保护管1呈螺旋结构，如同弹簧，在制造时，可以使用条状物进行单向螺旋绕制；而在图4中，保护管1具有多个壁孔 10，并且使得保护管1的管壁呈网状，而无论是螺旋结构，还是网状，保护管1既能起到支撑作用，以保护传感用光纤2，同时还可以进行拉伸，从而对应力应变敏感。

在一些优选的实施例中，保护管1的厚度可以选择0.05～0.3mm，保护管1的管外径为1.0mm～4mm。

在一些优选的实施例中，外护套4采用高分子材料或金属铝材料，外护套4的厚度为0.5mm～2.0mm。外护套4的伸长率远大于保护管1的伸长率及传感用光纤2余长，所以在受力时，保护管1灵敏地对应变(应力)进行反馈。

参见图1所示，在一些优选的实施例中，保护管1内还设有阻水件5，阻水件5可以采用阻水纱或阻水带，其他的固态阻水材料也可以。根据不同的应用环境及内孔尺寸，阻水纱的根数通常为2～10根。

在一些优选的实施例中，保护管的形状根据实际需要设置，可以选择如图1所示的圆筒形，当然还可以选择其他的如方筒形。

在一些优选的实施例中，固定部3可以采用紫外固化胶或热熔胶。

在一些优选的实施例中，固定部3可以采用一个，此时固定部呈长条状，整个传感用光纤2都是通过这一个固定部3连接。当然了，参见图2所示，固定部3还可以设置成多个，且沿保护管1轴向间隔地布置，这样可以减少固定部3的使用量，降低制造成本。

在一些优选的实施例中，传感用光纤2位于相邻的两个固定部3 之间的部分的长度大于相邻的两个固定部3之间的距离，使传感用光纤2位于相邻的两个固定部3之间的部分具有一定的余长，该余长范围可以选择0～0.5％，优选地，可以选择0.05％～0.5％。

在一些优选的实施例中，保护管1采用金属材质制作而成。也可以使用非金属材质，比如高分子材质。采用何种材质，可以根据实际需要选择。

在一些优选的实施例中，参见图1所示，当保护管1采用金属材质时，传感用光纤2的外壁与保护管1的内壁直接接触，其好处是，当应用在温度传感中时，由于金属材质容易热传导，加上传感用光纤 2的外壁与保护管1的内壁直接接触，则传感用光纤2可以灵敏地测量到传感光单元温度的变化，从而可以判断是否出现渗水，这样本实施例提供的传感光单元可以应用于应力应变传感领域，还可以应用于温度传感领域。

在一些优选的实施例中，传感用光纤2采用多模光纤，或采用光栅光纤，且光栅光纤的光栅点与保护管1的内壁直接接触。

在一些优选的实施例中，本申请实施例还提供了一种线缆，该线缆具有上述任一所述的传感光单元。

具体地，该线缆可以为光缆，也可以是架空裸线，用在电缆中也可以；其中，光缆为可以用在陆地上的光缆，也可以是用在海底的光缆。

总之，本申请实施例提供的传感光单元，当光缆受到外界的拉力时，传感光单元同时受应变(应力)，此承受的应变(应力)通过保护管1的伸长及传感用光纤2与保护管1互相连接在一起受到的应变 (应力)直接被传感用光纤2所反馈。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种传感光单元，其特征在于，其包括：

保护管(1)，所述保护管(1)的管壁上开设有若干贯穿所述保护管(1)内壁和外壁的壁孔(10)；

传感用光纤(2)，所述传感用光纤(2)位于所述保护管(1)内，并通过固定部(3)与所述保护管(1)内壁相连接；

外护套(4)，所述外护套(4)包覆在所述保护管(1)外壁上。

2.如权利要求1所述的传感光单元，其特征在于：所有的所述壁孔(10)共同被配置为：使所述保护管(1)呈螺旋结构或网状结构。

3.如权利要求1所述的传感光单元，其特征在于：所述固定部(3)具有多个，且沿所述保护管(1)轴向间隔地布置。

4.如权利要求3所述的传感光单元，其特征在于：所述传感用光纤(2)位于相邻的两个固定部(3)之间的部分的长度大于相邻的两个固定部(3)之间的距离。

5.如权利要求1所述的传感光单元，其特征在于：所述保护管(1)采用金属材质或高分子材质制作而成。

6.如权利要求5所述的传感光单元，其特征在于：当所述保护管(1)采用金属材质时，所述传感用光纤(2)的外壁与所述保护管(1)的内壁直接接触。

7.如权利要求6所述的传感光单元，其特征在于：所述传感用光纤(2)采用多模光纤，或采用光栅光纤，且所述光栅光纤的光栅点与所述保护管(1)的内壁直接接触。

8.如权利要求1所述的传感光单元，其特征在于：

所述保护管(1)内还设有阻水件(5)；和/或，

所述保护管(1)呈圆筒形或方筒形；和/或，

所述固定部(3)采用紫外固化胶。

9.如权利要求8所述的传感光单元，其特征在于：当所述保护管(1)内设有阻水件(5)时，所述阻水件(5)采用阻水纱或阻水带。

10.一种线缆，其特征在于：其具有如权利要求1至9任一所述的传感光单元，其中，所述线缆包括光缆或架空裸线。

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