CN216385973U - 一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，涉及电力通信技术领域。一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，包括安装壳体以及设于上述安装壳体的光纤光栅传感器，上述光纤光栅传感器包括应力传感光栅阵列区；光纤光栅传感器设有用于在安装壳体摆动时使光纤光栅传感器应力发生变化的驱动组件。采用本实用新型，其能够将振动信号转换为应变信号，借助光栅传感技术实现长距离光缆接头盒的监控。

Description

一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块

技术领域

本实用新型涉及电力通信技术领域，具体而言，涉及一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块。

背景技术

光缆接头盒是将两根或多根光缆连接在一起，并具有保护部件的接续部分，是光缆线路工程建设中必须采用的，而且是非常重要的器材之一，光缆接头盒的质量直接影响光缆线路的质量和光缆线路的使用寿命。

正常情况下，光缆接头盒与铁塔紧密固定，不会发生剧烈抖动。当接头盒发生松动时，受环境因素影响(如风吹)会发生振动甚至小幅摆动，此时如果不对接头盒进行维护处理，很可能会发生接头盒脱落的事故，遭成光缆线路阻断，影响通信网络的安全与稳定。

现有技术中通过有源传感器(倾角传感器)、激光雷达测距监测光缆接头盒振动。通过有源振动传感器对光缆接头盒进行状态监控，监控接头盒是否松动。这一功能的实现需要在接头盒内部署有源传感器件、供电电源、太阳能电池板等；有源传感器采集到的信号通过无线信号的形式传输到管理中心，进行信号处理与事件告警。

此种方案成本代价较大，同时有源器件存在安全隐患，对光缆及接头盒本体存在危害风险，如光缆接头盒夏日阳光照射下，内部温度可达75度，高温下供电电源会发生损坏甚至引起火灾；另一方面太阳能电池板供电受环境因素影响较大，如长期灰尘覆盖影响发电效率，需要定期运维。对有源传感器的管理一般通过NB-IOT技术实现，而光缆一般铺设位置所处环境较为偏远，很难全段落具备监控条件；另外太阳能电池板及供电电源的固定本身也存在技术难度与风险。

通过激光雷达技术对接头盒位移进行测量，进而判断接头盒的抖动。通过将激光雷达固定在接头盒上或光缆铁塔上，间接性的监控铁塔与接头盒之间的相对位置变化，实现对接头盒位置偏移的监控。此种方案同样涉及供电困难、信号传输困难、存在安全隐患及固定困难的问题，无法满足长距离光缆接头盒监控的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其能够将振动信号转换为应变信号，借助光栅传感技术实现长距离光缆接头盒的监控。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，包括安装壳体以及设于上述安装壳体的光纤光栅传感器，上述光纤光栅传感器包括应力传感光栅阵列区；光纤光栅传感器设有用于在安装壳体摆动时使光纤光栅传感器应力发生变化的驱动组件。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述光纤光栅传感器包括编码光栅区。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述编码光栅区包括1个光栅，且栅区长度为7mm，光栅波长范围为1525nm-1565nm。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述应力传感光栅阵列区包括1个光栅，且栅区长度为13mm，光栅波长范围为1525nm-1565nm。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述驱动组件包括应力配重件，应力配重件设于光纤光栅传感器。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述光纤光栅传感器外套设有热缩管，上述应力配重件设于上述热缩管内。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述应力配重件位于上述应力传感光栅阵列区和上述编码光栅区之间。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述应力配重件与上述应力传感光栅阵列区之间的距离、上述应力配重件与上述编码光栅区之间的距离均大于40mm。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述光纤光栅传感器的两端分别穿过上述安装壳体并设于上述安装壳体外部。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述安装壳体设有两个固定套筒，上述光纤光栅传感器的两端分别固定穿过上述固定套筒。

相对于现有技术，本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：

本实用新型实施例提供一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，包括安装壳体以及设于上述安装壳体的光纤光栅传感器，上述光纤光栅传感器包括应力传感光栅阵列区；光纤光栅传感器设有用于在安装壳体摆动时使光纤光栅传感器应力发生变化的驱动组件。

安装时，可将安装壳体安装于光缆接头盒内，光纤光栅传感器的两端分别融接入光缆线路中，光缆线路的端部可连接光栅检测仪，光信号可以在光缆线路、光纤光栅传感器和光栅检测仪之间进行传播。

由于光纤光栅传感器包括应力传感光栅阵列区，当光缆接头盒抖动时，光缆接头盒带动安装壳体抖动，此时驱动组件使光纤光栅传感器应力发生变化，如此通过光栅检测仪将应力变化信号转换为对应的振动信息，实现对光缆接头盒振动信号的探测。能够将振动信号转换为应变信号，借助光栅传感技术实现长距离光缆接头盒的监控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光栅阵列传感器模块的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光栅阵列传感器模块的局部剖视图。

图标：1-安装壳体；2-光纤光栅传感器；3-应力传感光栅阵列区；4-编码光栅区；5-应力配重件；6-固定套筒。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或者竖直，而是可以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1-图2，本实施例提供一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，包括安装壳体1以及设于上述安装壳体1的光纤光栅传感器2，上述光纤光栅传感器2包括应力传感光栅阵列区3；光纤光栅传感器2设有用于在安装壳体1摆动时使光纤光栅传感器2应力发生变化的驱动组件。

安装时，可将安装壳体1安装于光缆接头盒内，光纤光栅传感器2的两端分别融接入光缆线路中，光缆线路的端部可连接光栅检测仪，光信号可以在光缆线路、光纤光栅传感器2和光栅检测仪之间进行传播。

由于光纤光栅传感器2包括应力传感光栅阵列区3，当光缆接头盒抖动时，光缆接头盒带动安装壳体1抖动，此时驱动组件使光纤光栅传感器2应力发生变化，如此通过光栅检测仪将应力变化信号转换为对应的振动信息，实现对光缆接头盒振动信号的探测。能够将振动信号转换为应变信号，借助光栅传感技术实现长距离光缆接头盒的监控。

而且通过本申请提供的这种无源的光缆接头盒监控方案，将光栅传感技术应用到光缆接头盒监测中，通过光栅传感技术实现对定点的振动监测。还具有如下优点：

1、由于一般电磁辐射的频率比光波低许多，所以在光纤中传输的光信号不受电磁干扰的影响。

2、电绝缘性能好，安全可靠：光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱动，因此适宜于在易燃易爆的油、气、化工生产中使用。

3、耐腐蚀，化学性能稳定：由于制作光纤的材料之一的石英具有极高的化学稳定性，因此本光栅阵列传感器模块适宜于在较恶劣环境中使用。

4、体积小、重量轻，几何形状可塑。

5、传输损耗小：可实现远距离遥控监测。

6、传输容量大：可实现多点分布式测量。

7、测量范围广：可测量温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、电压、液位、液体浓度等。

光栅阵列传感器模块壳体，用于固定将光栅阵列传感器，同时。

可选地，本实施例的安装壳体1尺寸为：长度应大于200mm，宽度应大于50mm，高度应大于50mm，可为驱动组件的摆动提供防碰撞环境。可选地，本实施例的光纤光栅传感器2可采用光纤布拉格光栅。

需要说明的是，光栅检测仪为现有光栅传感调制系统，能够发射指定波长范围的调制信号，能够探测光栅反射光信号，能够对反射信号进行处理。通过实验室测量不同振动条件下本光栅阵列传感器模块所对应的应力变化值，拟合振动幅度与应力变化值之间的关系曲线，通过测试应力得到振动信息。

如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述光纤光栅传感器2包括编码光栅区4。

本实用新型通过设置编码光栅区4，如此可通过编码光栅区4标记光栅自身的ID信息，方便对光栅阵列传感器模块所在监控点进行辨识。

如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述编码光栅区4包括1个光栅，且栅区长度为7mm，光栅波长范围为1525nm-1565nm。

如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述应力传感光栅阵列区包括1个光栅，且栅区长度为13mm，光栅波长范围为1525nm-1565nm。

如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述驱动组件包括应力配重件5，应力配重件5设于光纤光栅传感器2。

如此应力配重件5为应力传感光栅阵列区3提供一个初始的临界应力值，当光缆接头盒抖动时，光缆接头盒带动安装壳体1抖动，此时应力配重件5发生摆动，由于惯性的作用，会使应力传感光栅阵列区3所承受的应力发生改变，通过光栅检测仪将应变信号转换为对应的振动信息，实现对光缆接头盒振动信号的探测。

可选地，本实施例的应力配重件5的重量根据光栅参数、光纤参数、光栅阵列传感器模块长度信息来确定。应力配重件5摆动扇区周长为20mm。应力配重件5位于上述应力传感光栅阵列区3和上述编码光栅区4之间，且上述应力配重件5与上述应力传感光栅阵列区3之间的距离、上述应力配重件5与上述编码光栅区4之间的距离均大于40mm。

如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述光纤光栅传感器2外套设有热缩管，上述应力配重件5设于上述热缩管内。

本实用新型通过设置热缩管，如此应力配重件5可采用套管热熔的方式固定于光纤光栅传感器2，便于应力配重件5的安装。可选地，本实施例的配重件5可采用铅块、铁块等物品。

如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述光纤光栅传感器2的两端分别穿过上述安装壳体1并设于上述安装壳体1外部。

本实用新型通过设置光纤光栅传感器2的两端分别穿过上述安装壳体1并设于上述安装壳体1外部，如此便于光纤光栅传感器2的两端分别融接入光缆线路中，其中光纤光栅传感器2的两端设于上述安装壳体1外部的部分预留长度应大于300mm。

如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述安装壳体1设有两个固定套筒6，上述光纤光栅传感器2的两端分别固定穿过上述固定套筒6。

本实用新型通过设置固定套筒6，如此便于通过固定套筒6对光纤光栅传感器2进行固定，避免因安装壳体1大幅摆动造成光纤光栅传感器2断裂。

综上，本实用新型的实施例提供一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，包括安装壳体1以及设于上述安装壳体1的光纤光栅传感器2，上述光纤光栅传感器2包括应力传感光栅阵列区3；光纤光栅传感器2设有用于在安装壳体1摆动时使光纤光栅传感器2应力发生变化的驱动组件。

安装时，可将安装壳体1安装于光缆接头盒内，光纤光栅传感器2的两端分别融接入光缆线路中，光缆线路的端部可连接光栅检测仪，光信号可以在光缆线路、光纤光栅传感器2和光栅检测仪之间进行传播。

由于光纤光栅传感器2包括应力传感光栅阵列区3，当光缆接头盒抖动时，光缆接头盒带动安装壳体1抖动，此时驱动组件使光纤光栅传感器2应力发生变化，如此通过光栅检测仪将应力变化信号转换为对应的振动信息，实现对光缆接头盒振动信号的探测。能够将振动信号转换为应变信号，借助光栅传感技术实现长距离光缆接头盒的监控。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：包括安装壳体以及设于所述安装壳体的光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器包括应力传感光栅阵列区；所述光纤光栅传感器设有用于在所述安装壳体摆动时使所述光纤光栅传感器应力发生变化的驱动组件。

2.根据权利要求1所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述光纤光栅传感器包括编码光栅区。

3.根据权利要求2所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述编码光栅区包括1个光栅，且栅区长度为7mm，光栅波长范围为1525nm-1565nm。

4.根据权利要求1所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述应力传感光栅阵列区包括1个光栅，且栅区长度为13mm，光栅波长范围为1525nm-1565nm。

5.根据权利要求2所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述驱动组件包括应力配重件，所述应力配重件设于所述光纤光栅传感器。

6.根据权利要求5所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述光纤光栅传感器外套设有热缩管，所述应力配重件设于所述热缩管内。

7.根据权利要求6所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述应力配重件位于所述应力传感光栅阵列区和所述编码光栅区之间。

8.根据权利要求7所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述应力配重件与所述应力传感光栅阵列区之间的距离、所述应力配重件与所述编码光栅区之间的距离均大于40mm。

9.根据权利要求1所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：光纤光栅传感器的两端分别穿过所述安装壳体并设于所述安装壳体外部。

10.根据权利要求9所述的监测光缆接头盒振动的光栅阵列传感器模块，其特征在于：所述安装壳体设有两个固定套筒，所述光纤光栅传感器的两端分别固定穿过所述固定套筒。

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