CN217403654U - 一种分布式光纤压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式光纤压力传感器，包括传感光缆、附着结构、铠装套管和套筒，传感光缆紧密缠绕在附着结构的外壁，传感光缆与附着结构之间选择性通过粘结剂粘合，传感光缆与附着结构协同变形，分布式光纤压力传感器外露的传感光缆穿入铠装套管内，相邻两节分布式光纤压力传感器之间通过套筒实现连接。本实用新型中，传感光缆紧密缠绕在附着结构的外壁，通过缠绕的方式降低仪器对光纤的分辨率，提高分布式光纤传感在压力监测领域的实用性，解决了传感光缆与待测结构耦合性的问题，突破了分布式光纤在测试长度上的限制，利用管体应变与压力的关系实现分布式压力测试，解决了现有分布式光纤间接计算压力的问题。

Description

一种分布式光纤压力传感器

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种分布式光纤压力传感器。

背景技术

光纤传感技术是近年来国际上发展起来的新型检测技术，是一种以光为载体，以光纤为煤质，感知和传输外界信号的传感技术。它在实际监测应用中不仅具有光纤所固有的抗电磁干扰、耐腐蚀、耐久性好、体积小、重量轻等优势，还具有分布式、长距离等众多优点。

目前，监测领域中使用的传感光缆大都是直铺入待测构筑物进行线性结构的监测，由于分布式光纤解调设备分辨率通常在20cm以上，对于小尺寸的结构无法发挥作用。分布式光纤传感在应用中存在不能与构筑物耦合情况，从而导致光纤的变化量不能准确反映被测结构的变化量。而且，分布式光纤传感主要应用于应变的测试，对于压力、位移等参量的测试还需通过积分与换算，带来了测试误差。上述原因的存在，导致分布式光纤在一些场合的应用受到很大的限制。

公告号CN 202252870的专利提出了一种光纤干涉仪缠绕弹性圆柱体形成的天然气管道泄漏传感器，缠绕的目的是为了增加光纤的测试长度，以便提升灵敏度，该传感器的作用是渗漏事件探测，其并未利用弹性结构应变与压力的关系，无法获取具体的压力测试值。

目前，虽然各类压力传感器在工程中有着广泛的应用，但是，传统的电阻式、电容式压力传感器等只能进行点式测量，即使是新型的光纤光栅压力传感器，虽然能达到准分布式的测量效果，但由于波长范围的限制，每条测线一般也不超过10个传感器。而分布式光纤最长测试距离能够达到80km，若能够将分布式光纤通过一定工艺与压力传感器相结合，既能解决光纤分辨率造成的限制，又能对压力进行分布式的测量，对于安全测量是一项极大的创新性突破。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种分布式光纤压力传感器。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案为：

一种分布式光纤压力传感器，包括传感光缆、附着结构、铠装套管和套筒，所述传感光缆紧密缠绕在附着结构的外壁，传感光缆与附着结构之间选择性通过粘结剂粘合，传感光缆与附着结构协同变形，分布式光纤压力传感器外露的传感光缆穿入铠装套管内，分布式光纤压力传感器上设置有套筒，相邻两节分布式光纤压力传感器之间通过套筒实现连接。

进一步的，所述传感光缆为全紧包结构的应变光缆，直径为0.9mm～2mm。

进一步的，所述附着结构采用耐压性能好、稳定性高的材料制成，所述附着结构包括圆柱形薄壁空心钢管、石英玻璃空心管或PPR空心管。

进一步的，所述铠装套管包括螺旋铠管和包覆于螺旋铠管外部的外护套，分布式光纤压力传感器外露的传感光缆穿入螺旋铠管内。

进一步的，所述分布式光纤压力传感器相对的两端分别设置有套筒，所述套筒优选为对称式设置。

进一步的，所述粘结剂包括高强度、高粘结力的紫外固化剂和/或环氧树脂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型公开了一种分布式光纤压力传感器，包括传感光缆、附着结构、铠装套管和套筒，传感光缆紧密缠绕在附着结构上，通过粘结剂将传感光缆与附着结构粘合，使两者协同变形，传感光缆为全紧包结构的应变光缆，附着结构为圆柱形薄壁空心钢管、石英玻璃空心管、PPR空心管等，粘结剂为紫外固化胶、环氧树脂等，铠装套管用于对光纤压力传感器外露光缆进行加强，套筒位于压力传感器两端，用于多节分布式光纤压力传感器的连接下放，本实用新型应用缠绕的方式使传感光缆与待测结构紧密接触，解决了传感光缆与待测结构耦合性的问题，降低了仪器对光纤的分辨率，提高分布式光纤传感在压力监测领域的实用性；利用管体应变与压力的关系实现分布式压力测试，解决了现有分布式光纤需间接计算压力的问题；本实用新型通过传感器标定由应变直接反应压力值，解决了传统压力传感器点式监测的局限性，达到了分布式测量压力的效果，同时利用耐压性能好、稳定性好的钢、石英玻璃等作为底物，使其抗压强度、长期稳定性以及可靠性均得到显著提高，分布式压力传感器可通过PVC、PE等材料制成的管结构进行钻孔内安装，可实现单节或多节连续安装，突破了分布式光纤在测试长度上的限制。

附图说明

图1为本实用新型的分布式光纤压力传感器的结构示意图；图A为正视图，图B为侧视图；图C为剖视图；

图2为本实用新型的分布式光纤压力传感器的安装图。

具体实施方式

下面对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

如图1-2所示，一种分布式光纤压力传感器，包括：附着结构1、传感光缆2、套筒3和铠装套管4，传感光缆2紧密缠绕在附着结构1的外壁，通过粘结剂将传感光缆2与附着结构1粘合，使两者协同变形，分布式光纤压力传感器相对的两端分别设置有套筒3，更具体的为，附着结构1相对的两端分别设置有套筒3，用于多节分布式光纤压力传感器的连接与安装，铠装套管4包括螺旋铠管和包覆于螺旋铠管外部的外护套，用于对分布式光纤压力传感器的外露光缆进行加强。

附着结构1采用圆柱形薄壁空心钢管、石英玻璃空心管、PPR空心管等耐压性能好、稳定性高的材料制成，根据不同压力测试量程选择具体管身材料及管壁厚度，例如，2MPa量程可采用石英玻璃空心管，20MPa量程可采用圆柱形薄壁空心钢管。

传感光缆2为全紧包结构的应变光缆，即内部纤芯与护套层协同变形，直径为0.9mm～2mm。

粘结剂为高强度、高粘结力的紫外固化剂、环氧树脂等，通常分为两道工艺，首先采用紫外固化剂将传感光缆2固定，外层再用环氧树脂进行加强粘合。

如图2所示，一种分布式光纤压力传感器的安装方法，包括以下步骤：

S1、首节组装：分布式光纤压力传感器竖向放置，第一节分布式光纤压力传感器底端的套筒3安装锥形导头11，锥形导头11对穿打孔，固定钢丝绳12作为下放受力绳，分布式光纤压力传感器顶端的套筒3连接PVC管13；

S2、填充：在PVC管13内填充粗砂14，增加整个装置的重量，抵抗钻孔内地下水产生的浮力；

S3、下放：利用钢丝绳12逐步下放分布式压力传感器，下放过程中将外露光缆经过铠装套管4加强后绑扎于PVC管13外壁；

S4、接续：第一节分布式光纤压力传感器竖向下放至钻孔内后，在PVC管13的上部竖向安装第二节分布式光纤压力传感器，在第二节分布式光纤压力传感器上部连接PVC管13，向该管内填充粗砂14，并下放；

S5、回填，全部传感器按照上述流程安装到位后，采用2-5mm石英砂15进行钻孔回填；

S6、检测，回填完成后，对全部传感器进行测试、记录。

本实用新型的分布式光纤压力传感器的传感特征为：

1、分布式传感特征：传感器解调采用分布式光纤传感技术，即光纤上各点均为传感点。

2、分布式压力测试特征：压力传感器经过室内标定，分布式解调仪测试出的应变可直接转化成压力值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：

1、增大了分布式光纤的应用领域。将分布式光纤应用于压力的测量，开辟了分布式光纤利用新途径。

2、降低了对光纤解调仪器分辨率的要求。在小于仪器最小分辨率的场合也可以使用以进行压力测试。

3、可对压力进行范围内分布式测量。本实用新型采用分布式传感技术，传感器上各点均为传感点。

4、高密度布设测量。分布式光纤测试距离最长可达80km，分布式光纤压力传感器之间可进行串联，可一次性对范围内压力进行测量，实现分布式压力监测目的。

本实用新型未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种分布式光纤压力传感器，其特征在于，包括传感光缆、附着结构、铠装套管和套筒，所述传感光缆紧密缠绕在附着结构的外壁，传感光缆与附着结构之间选择性通过粘结剂粘合，传感光缆与附着结构协同变形，分布式光纤压力传感器外露的传感光缆穿入铠装套管内，分布式光纤压力传感器上设置有套筒，相邻两节分布式光纤压力传感器之间通过套筒实现连接。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤压力传感器，其特征在于，所述传感光缆为全紧包结构的应变光缆，直径为0.9mm～2mm。

3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤压力传感器，其特征在于，所述附着结构采用耐压性能好、稳定性高的材料制成，所述附着结构包括圆柱形薄壁空心钢管、石英玻璃空心管或PPR空心管。

4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤压力传感器，其特征在于，所述铠装套管包括螺旋铠管和包覆于螺旋铠管外部的外护套，分布式光纤压力传感器外露的传感光缆穿入螺旋铠管内。

5.根据权利要求1所述的一种分布式光纤压力传感器，其特征在于，所述分布式光纤压力传感器相对的两端分别设置有套筒。

6.根据权利要求1所述的一种分布式光纤压力传感器，其特征在于，所述粘结剂包括高强度、高粘结力的紫外固化剂和/或环氧树脂。

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