SE467598B

SE467598B - Optical fibre cable for detecting a temperature change

Info

Publication number: SE467598B
Application number: SE9101237A
Authority: SE
Inventors: E B Bergqvist
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1992-08-10
Also published as: SE9004005D0; SE9101237D0; SE9101237L

Abstract

An optical fibre cable 6 for temperature detection has an optical fibre 13 and a temperature-dependent expansion body. The fibre 13 and the expansion body are held together by a helically wound wire 14. The expansion body comprises an elastic tube 11 which contains wax with the desired melting point. When the wax melts, it expands and the tube 11 swells so that the wire 14 is stretched and the optical fibre 13 is bent. The fibre cable 6 is used in an OTDR system. The run time of light pulses P is measured and a heated section of the fibre cable 6 is detected by damped, reflected light pulses being detected. By selecting parameter values for the fibre cable 6, for example the pitch S of the helical wire 14 and the volume expansion of the wax, the desired light attenuation in the range 0.01-0.1 dB/m can be obtained. In this way, the positions of a number of heated parts along the fibre cable 6 can be determined. <IMAGE>

Description

467 598 2 10 15 20 25 30 att finna en formminnesmetall som orsakar en böjning av önskad storlek vid en önskad temperatur. Anordningen är också relativt komplicerad att tillverka. 467 598 2 10 15 20 25 30 to find a shape memory metal which causes a bend of the desired size at a desired temperature. The device is also relatively complicated to manufacture.

Ytterligare ett exempel på en optisk fiberkabel för temperatur- detektering visas i den japanska patentansökningen nr 62-6128. En optisk fiber är fastsatt pá en rak stång av formminnesmetall med hjälp av trâdöglor som är knutna om stången och den optiska fibern. Vid en vald detekteringstemperatur veckar sig stången sicksackformat och böjer den optiska fibern.Another example of an optical fiber cable for temperature detection is shown in Japanese Patent Application No. 62-6128. An optical fiber is attached to a straight rod of shape memory metal by means of wire loops tied around the rod and the optical fiber. At a selected detection temperature, the rod folds in a zigzag format and bends the optical fiber.

RnnoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen omfattar fiberkabeln en optisk fiber vilken är fastsatt pá en temperaturberoende svällkropp. Svällkroppen är ett smalt rör som innehåller ett material, vilket har en kraftig volymsutvidgning inom ett relativt litet temperaturintervall.BACKGROUND OF THE INVENTION According to the invention, the fiber cable comprises an optical fiber which is attached to a temperature-dependent swell body. The swell body is a narrow tube that contains a material which has a large volume expansion within a relatively small temperature range.

Fibern är fastsatt vid svällkroppen genom exempelvis en tråd som är spiralformat lindad runt svällkroppen och den optiska fibern.The fiber is attached to the swell body by, for example, a wire which is helically wound around the swell body and the optical fiber.

Vid en temperaturförändring utvidgas svällkroppen och tråden strâckes runt fibern. Fibern böjes härvid vid varje trådvarv så att en förhöjd ljusdämpning uppstår i den optiska fibern.In the event of a temperature change, the swell body expands and the wire is stretched around the fiber. The fiber is then bent at each wire turn so that an increased light attenuation occurs in the optical fiber.

Uppfinningen har de kännetecken som framgår av bifogade patent- krav.The invention has the features which appear from the appended patent claims.

FIGURFöRwncxN1NG Ett utföringsexempel av den uppfinningsenliga fiberkabeln skall närmare beskrivas nedan i anslutning till figurer av vilka figur 1 schematiskt visar en byggnad med fiberkabeln och ett övervakningssystem, figur 2 visar en tvärsektion av fiberkabeln, figur 3 visar en vy av fiberkabeln i kallt tillstånd, figur 4 visar en vy av fiberkabeln i uppvärmt tillstånd, figur 5 visar dämpningen utmed fiberkabeln av en ljuspuls, figur 6 är ett diagram som visar hur fiberkabelns dämpning beror av tràdlindningens stigning, 10 15 20 25 '30 35 3 i 467 598 figur 7 visar schematiskt en tvärsektion av ett sprutmunstycke för att tillverka ett vaxfyllt plaströr, figur 8 visar en tvärsektion av en fiberkabel med ett tjock väg- gigt plaströr, figur 9 visar en tvärsektion av fiberkabeln med en klämma för att sammanhàlla plaströret och den optiska fibern, figur 10a visar en vy av fiberkabeln med ett spirallindat sammanhållande band figur 10b visar en tvärsektion av bandet, figur lla visar en tvärsektion av fiberkabeln med ett längsgående sammanhållande band, figur llb visar i planvy ett utförande av bandet i figur lla, figur llc visar i perspektivvy ett alternativt utförande av bandet i figur lla, figur 12 visar i tvärsektion ett sprutmunstycke och ett sammanhållande hölje för fiberkabeln. figur 13 visar en längdsektion av en alternativ utföringsform av uppfinningen och figur 14 visar en tvärsektion av anordningen i figur 13.FIGURE FIGURE An embodiment of the fiber cable according to the invention will be described in more detail below in connection with figures of which Figure 1 schematically shows a building with the fiber cable and a monitoring system, Figure 2 shows a cross section of the fiber cable in cold condition, Figure 4 shows a view of the fiber cable in the heated state, figure 5 shows the attenuation along the fiber cable of a light pulse, figure 6 is a diagram showing how the attenuation of the fiber cable depends on the pitch of the wire winding, figure 15 schematically shows a cross-section of a spray nozzle for manufacturing a wax-filled plastic tube, Figure 8 shows a cross-section of a fiber cable with a thick-walled plastic tube, Figure 9 shows a cross-section of the fiber cable with a clamp for holding the plastic tube and the optical fiber, Figure 10a shows a view of the fiber cable with a spirally wound cohesive band figure 10b shows a cross section of the band, figure 11a shows a two section of the fiber cable with a longitudinal cohesive band, figure 11b shows in plan view an embodiment of the band in figure 11a, figure 11c shows in perspective view an alternative embodiment of the band in figure 11a, figure 12 shows in cross section a spray nozzle and a cohesive casing for the fiber cable. Figure 13 shows a longitudinal section of an alternative embodiment of the invention and Figure 14 shows a cross section of the device in Figure 13.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I figur 1 visas schematiskt en byggnad 1, exempelvis ett växthus, som skall temperaturövervakas. Växthuset är indelat i flera rum 2, 3, 4 och det är av intresse att kunna övervaka varje rum för sig. Det kan även vara av intresse att kunna detektera om ett mindre område 5 av ett rum har förhöjd temperatur så att växterna 'riskerar att skadas i denna del av rummet. Även annan typ av övervakning av rummen kan vara av intresse, exempelvis brandöver- vakning. Övervakningen sker med hjälp av temperaturkänsliga optiska fiberkablar 6 och 7, vilka är anslutna till ett OTDR- system 8, 9 med en styrenhet 10. OTDR uttydes Optical Time Domain Reflectometry och fungerar i korthet så att kortvariga ljuspulser sändes genom fibern från dess ena ände. Om fibern utsättes för en yttre påverkan inom ett område ökar dämpningen i fibrerna p g a dess böjning. Genom den ovannämnda Rayleigh-spridningen reflek- teras ljuspulserna tillbaka till fiberns ände och de reflekterade ljuspulserna dämpas i det påverkade omrâdet. De reflekterade 10 15 20 25 30 35 467 598 4 pulserna detekteras och genom att mäta gångtiden för pulserna kan läget för påverkan bestämmas. En mera utförlig beskrivning av OTDR återfinnes i exempelvis de amerikanska patenten nr 4,463,254 och nr 4,713,538.PREFERRED EMBODIMENT Figure 1 schematically shows a building 1, for example a greenhouse, which is to be temperature monitored. The greenhouse is divided into several rooms 2, 3, 4 and it is of interest to be able to monitor each room separately. It may also be of interest to be able to detect if a smaller area 5 of a room has an elevated temperature so that the plants' risk of being damaged in this part of the room. Other types of surveillance of the rooms may also be of interest, such as fire surveillance. The monitoring takes place by means of temperature-sensitive optical fiber cables 6 and 7, which are connected to an OTDR system 8, 9 with a control unit 10. OTDR is called Optical Time Domain Reflectometry and works briefly so that short-term light pulses are transmitted through the fiber from one end. If the fiber is exposed to an external influence within an area, the attenuation in the fibers increases due to its bending. Through the above-mentioned Rayleigh scattering, the light pulses are reflected back to the end of the fiber and the reflected light pulses are attenuated in the affected area. The reflected pulses are detected and by measuring the travel time of the pulses the position of influence can be determined. A more detailed description of OTDR is found in, for example, U.S. Patent Nos. 4,463,254 and 4,713,538.

Ett utföringsexempel av de uppfinningsenliga optiska fiberkablar- na 6 och 7 skall beskrivas närmare nedan. I figur 2 visas en tvârsektion av fiberkabeln. Denna omfattar dels ett plaströr 11 innehållande ett detektormaterial 12 som enligt exemplet är vax, dels en optisk fiber 13 och en tråd 14 som är lindad runt fibern 13 och plaströret 11. Den optiska fibern är en konventionell multimodfiber vars kärna 15 har en diameter 50 p m, vars mantel 16 har en diamter 125 u m och vars primärbeläggning 17 har en ytterdiameter 250 u m. Plaströret har i runt tillstånd en diameter 1,0 mm och dess väggtjocklek t är omkring 0,07 mm. Av skäl som skall förklaras nedan har endast så mycket vax 12 fyllts i plaströret 11 att detta erhållit en oval form när vaxet är i fast fas. Tråden 14 år lindad i spiralform runt plaströret 11 och fibern 13 såsom visas i figur 3. Trådlindningen har en stigning S, som i utföringsexemplet valts till S = 2 mm. Vaxmaterialet har i sin fasta fas en relativt liten volymutvidgningskoefficient.An exemplary embodiment of the optical fiber cables 6 and 7 according to the invention will be described in more detail below. Figure 2 shows a cross section of the fiber cable. This comprises partly a plastic tube 11 containing a detector material 12 which according to the example is wax, partly an optical fiber 13 and a wire 14 which is wound around the fiber 13 and the plastic tube 11. The optical fiber is a conventional multimode fiber whose core 15 has a diameter of 50 μm , whose jacket 16 has a diameter of 125 μm and whose primary coating 17 has an outer diameter of 250 μm. In the round state, the plastic tube has a diameter of 1.0 mm and its wall thickness t is about 0.07 mm. For reasons to be explained below, only so much wax 12 has been filled into the plastic tube 11 that it has obtained an oval shape when the wax is in solid phase. The wire 14 is wound in a spiral shape around the plastic tube 11 and the fiber 13 as shown in figure 3. The wire winding has a pitch S, which in the exemplary embodiment is selected to S = 2 mm. The wax material in its solid phase has a relatively small coefficient of volume expansion.

När vaxet smälter ökar dess volym kraftigt. I utföringsexemplet har valts ett vaxmaterial som smälter vid en temperatur T1 =60°C och därvid ökar sin volym med 16 %. Över smältpunkten har volym- utvidgningskoefficienten åter ett relativt litet värde. Plaströ- ret är elastiskt och utvidgas av det svällande vaxet. I uppvärmt tillstånd över vaxets smältpunkt böjer det utvidgade plaströret 11 den optiska fibern 13 såsom 'visas i figur 4. Tråden 14 fasthàller fibern 13 och det utvidgade plaströret 11 pressar ut fibern.mellan trådvarven. Vid anliggningspunkter 15 mellan tråden 14 och fibern 13 böjes denna så att dess ljusdämpning ökar, såsom närmare skall beskrivas i anslutning till figurerna 5 och 6.When the wax melts, its volume increases sharply. In the exemplary embodiment, a wax material has been selected which melts at a temperature T1 = 60 ° C and thereby increases its volume by 16%. Above the melting point, the volume expansion coefficient again has a relatively small value. The plastic tube is elastic and expands by the swelling wax. In the heated state above the melting point of the wax, the expanded plastic tube 11 bends the optical fiber 13 as shown in Figure 4. The wire 14 holds the fiber 13 and the expanded plastic tube 11 presses out the fiber between the wire turns. At abutment points 15 between the wire 14 and the fiber 13, it is bent so that its light attenuation increases, as will be described in more detail in connection with Figures 5 and 6.

I figur 5 visas ett diagram över ljusets intensitet I utmed fiberkabelns 6 längd L för en ljuspuls P som utsändes från OTDR- enheten 8 enligt figur 1. Intensiteten anges såsom en dämpning i dB/m och längden L anges i meter. En kurva A visar dämpningen för fiberkabeln 6 i opåverkat tillstånd, då temperaturen i utrymmena 10 15 20 25 30 .äs 5 467 598 2, 3 och 4 är lägre än Tl. En kurva B anger ljuspulsens P dämpning då temperaturen i området 5 överstiger temperaturen Tl.Figure 5 shows a diagram of the light intensity I along the length L of the fiber cable 6 for a light pulse P emitted from the OTDR unit 8 according to Figure 1. The intensity is given as an attenuation in dB / m and the length L is given in meters. A curve A shows the attenuation of the fiber cable 6 in the unaffected state, when the temperature in the spaces 10, 20, 5, 467 598 2, 3 and 4 is lower than T1. A curve B indicates the attenuation of the light pulse P when the temperature in the range 5 exceeds the temperature T1.

I området 5, svarande mot intervall Bl och B2 hos fiberkabeln, sväller vaxet 12 och plaströret 11 och orsakar böjning av den optiska fibern, med en ökad dämpning av ljuspulsen P som följd.In the area 5, corresponding to intervals B1 and B2 of the fiber cable, the wax 12 and the plastic tube 11 swell and cause bending of the optical fiber, with an increased attenuation of the light pulse P as a result.

Det är väsentligt att den ökade dämpningen har ett värde av sådan storlek att den Rayleigh-reflekterande pulsen med säkerhet kan dektereras och urskiljas bland störningar som uppstår exempelvis p g a den optiska fiberns normala dämpningsvariationer. Det är också väsentligt att dämpningen per meter fiber inte är för kraftig, eftersom man önskar kunna detektera flera intervall med förhöjd temperatur längs fibern, såsom exempelvis intervallen Bl och B2. Vid mycket kraftig dämpning per längdenhet såsom visas med en kurva E, dämpas ljusvågen P så kraftigt att endast det första intervallet Bl kan detekteras.It is essential that the increased attenuation has a value of such magnitude that the Rayleigh reflective pulse can be detected with certainty and distinguished from disturbances which arise, for example, due to the normal attenuation variations of the optical fiber. It is also essential that the attenuation per meter of fiber is not too strong, since it is desired to be able to detect several intervals with elevated temperature along the fiber, such as, for example, the intervals B1 and B2. At very strong attenuation per unit length as shown by a curve E, the light wave P is attenuated so strongly that only the first interval B1 can be detected.

Den böjning som den optiska fibern 13 utsättes för benämnes vanligen makroböjning, till skillnad från mikroböjning. Gränsen mellan makroböjning och mikroböjning bestämmes vanligen så att om avståndet mellan fiberns böjningar är mindre än en fiberdiameter föreligger mikroböjning och vid avstånd därutöver föreligger makroböjning. I utföringsexemplet ovan med S = 2 mm och fiber- diameter 250 ll m föreligger sålunda enligt denna definition makroböjning.The bending to which the optical fiber 13 is subjected is commonly referred to as macro-bending, as opposed to micro-bending. The boundary between macrobending and microbending is usually determined so that if the distance between the bends of the fiber is less than one fiber diameter there is microbending and at distances beyond that there is macrobending. In the exemplary embodiment above with S = 2 mm and fiber diameter 250 ll m, there is thus a macro-bend according to this definition.

Den önskade dämpningen i fibern 13 påverkas genom ett flertal parametrar såsom 'vaxets 12 volymutvidgning vid smältningen, stigningen S hos den spirallindade tråden 14, mängden vax i plaströret ll och dess därmed sammanhängande ovala form samt initialspänningen i tråden 14 hos den opåverkade fiberkabeln. Ett vax med stor volymutvidgning vid smältningen orsakar som väntat stor ljusdämpning hos den optiska fibern 13. Stigningens S påverkan på dämpningen framgår åtminstone schematiskt av figur 6.The desired attenuation in the fiber 13 is affected by a number of parameters such as the volume expansion of the wax 12 during melting, the pitch S of the helically wound wire 14, the amount of wax in the plastic tube 11 and its associated oval shape and the initial tension in the wire 14 of the unaffected fiber cable. A wax with a large volume expansion during melting causes, as expected, large light attenuation of the optical fiber 13. The effect of the pitch S on the attenuation is shown at least schematically in Figure 6.

I denna figur visas ett diagram i vilket D betecknar ljusdämpning per meter hos fiberkabeln 6 och S är såsom ovan stigningen hos trádlíndningen. I det valda utföringsexemplet har fiberkabeln 6 maximal ljusdämpning med S = 2 mm. Vid liten grad av vaxfyllning 467 598 6 10 15 20 25 30 35 i plaströret får rörets tvärsektion en mycket avlång oval form.This figure shows a diagram in which D denotes light attenuation per meter of the fiber cable 6 and S is, as above, the pitch of the wire winding. In the selected embodiment, the fiber cable 6 has maximum light attenuation with S = 2 mm. With a small degree of wax filling 467 598 6 10 15 20 25 30 35 in the plastic pipe, the cross section of the pipe has a very elongated oval shape.

Påverkan på den optiska fibern 13 blir relativt liten då vaxet smälter. Vid ökad fyllnadsgrad närmar sig rörets tvärsektion allt mera en cirkel och. påverkan på fibern 13 ökar. Tràdens 14 spänning måste väljas då stor att fibern 13 verkligen böjes då vaxet 12 smälter och utvidgas. Det är emellertid av vikt att tràdspänningen inte är alltför stor vid den opåverkade fiber- kabeln. En stor sådan förorsakar en stor initialdämpning i fibern 13 och försvårar detektering av den ytterligare dämpning som, uppstår' vid förhöjd temperatur hos fiberkabeln 6. trådspänning Ett önskat värde på ljusdämpningen hos den påverkade fiberkabeln 6 uppsökes enklast genom mätning. Ett erhållet dämpningsvärde, som avviker från det önskade värdet, förändras genom att en eller flera av fiberkabelns parametrar förändras i enlighet med beskrivningen ovan. Den optiska fibern 13 dämpar i opåverkat tillstånd ljusets intensitet I med 3 dB/km såsom kan utläsas ur figur 5. Vid uppvärmning av fiberkabeln 6 över vaxets 12 smältpunkt har den optiska fibern i utföringsexemplet ett önskat värde på ljusdämpningen av storleken 0,04 dB/m. För många tillämpningar är det önskvärt med en dämpning i intervallet 0,01-0,1 dB/m för den av temperatur påverkade fiberkabeln 6.The effect on the optical fiber 13 becomes relatively small when the wax melts. With increasing degree of filling, the cross section of the pipe increasingly approaches a circle and. impact on fiber 13 increases. The tension of the wire 14 must be chosen so large that the fiber 13 is actually bent when the wax 12 melts and expands. However, it is important that the wire tension is not too great with the unaffected fiber cable. A large one causes a large initial attenuation in the fiber 13 and makes it difficult to detect the additional attenuation which "occurs" at elevated temperature of the fiber cable 6. wire voltage A desired value of the light attenuation of the affected fiber cable 6 is most easily sought by measurement. An attenuation value obtained, which deviates from the desired value, is changed by changing one or more of the parameters of the fiber cable in accordance with the description above. In the unaffected state, the optical fiber 13 attenuates the light intensity I by 3 dB / km as can be read from Figure 5. When heating the fiber cable 6 above the melting point of the wax 12, the optical fiber in the exemplary embodiment has a desired value of the light attenuation of 0.04 dB / m. For many applications, an attenuation in the range of 0.01-0.1 dB / m is desirable for the temperature-affected fiber cable 6.

Som nämnts ovan i anslutning till figur 2 finns det skäl att fylla plaströret 11 med endast så mycket av vaxet 12, att röret i kallt tillstånd har oval tvärsektion. Dessa skäl hör delvis ihop med det förfarande som utnyttjas för att tillverka röret. I figur 7 visas schematiskt ett sprutmunstycke för denna tillverk- ning med ett inre cylindriskt munstycke 20 och en yttre ringfor- mad spalt 21. Genom denna spalt pressas plastmaterial för röret ll, vilket fylles med Vaxmaterialet 12 genom munstycket 20 samtidigt med att röret ll drages. Vaxmaterialet är härvid i smält form och när vaxet krymper vid sin avsvalning drages röret ihop till den ovala formen enligt figur 2. Genom att styra vaxmängden kan röret 11 ges en oval tvärsektion även när vaxet är i smält form. 10 15 20 25 30 .35 7 467 598 För att röret 11 skall anta oval form när vaxet 12 stelnar fordras att det är tillräckligt tunnväggigt, med exempelvis diametern 1,0 mm och väggtjockleken t = 0,07 mm enligt ovanståen- de utföringsexempel. Om väggtjockleken för detta rör överskrider värdet t = 0,1 mm bibehåller röret sin cirkulära tvärsektion såsom visas i figur 8 för ett rör 23. När vaxet 12 stelnar i detta rör, då röret dragits enligt figur 7, uppstår ett s k sughål 24. När 'vaxet i fiberkabeln smälter' på nytt och en temperaturhöjning skall indikeras utfylles sughålet 24 och först därefter börjar röret 23 att svälla och böja den optiska fibern 13. En svällkropp enligt figur 8 orsakar därför en relativ liten påverkan på den optiska fibern 13.As mentioned above in connection with Figure 2, there is reason to fill the plastic tube 11 with only so much of the wax 12 that the tube in the cold state has an oval cross section. These reasons are partly related to the procedure used to manufacture the pipe. Figure 7 schematically shows a spray nozzle for this manufacture with an inner cylindrical nozzle 20 and an outer annular slot 21. Through this gap, plastic material for the tube 11 is pressed, which is filled with the wax material 12 through the nozzle 20 at the same time as the tube 11 is pulled . The wax material is in this case in molten form and when the wax shrinks during its cooling, the tube is contracted to the oval shape according to Figure 2. By controlling the amount of wax, the tube 11 can be given an oval cross section even when the wax is in molten form. 10 15 20 25 30 .35 7 467 598 In order for the tube 11 to assume an oval shape when the wax 12 solidifies, it is required that it is sufficiently thin-walled, with for example the diameter 1.0 mm and the wall thickness t = 0.07 mm according to the above exemplary embodiment. If the wall thickness of this pipe exceeds the value t = 0.1 mm, the pipe maintains its circular cross section as shown in figure 8 for a pipe 23. When the wax 12 solidifies in this pipe, when the pipe is pulled according to figure 7, a so-called suction hole 24 occurs. the 'wax in the fiber cable melts' again and a temperature increase is to be indicated, the suction hole 24 is filled and only then does the tube 23 begin to swell and bend the optical fiber 13. A swelling body according to Figure 8 therefore causes a relatively small effect on the optical fiber 13.

I figur 9 visas ett alternativ till den spirallindade tråden 14 för att hålla samman fiberkabeln. En klämma 25 av exempelvis plast har en skänkel som fattar om plaströret 11 och en skänkel som fattar om den optiska fibern 13 och håller denna i anliggning mot röret ll. Klämmorna 25 är placerade utmed fiberkabeln på önskade avstånd från varandra för att ge en lämplig ljusdämpning i fibern när vaxet 12 i röret 11 smälter. Ljusdämpningen kan påverkas genom att göra klämman fjädrande.Figure 9 shows an alternative to the helically wound wire 14 for holding the fiber cable together. A clamp 25 of, for example, plastic has a leg which grips the plastic tube 11 and a leg which grips the optical fiber 13 and holds it in abutment against the tube 11. The clamps 25 are placed along the fiber cable at desired distances from each other to provide a suitable light attenuation in the fiber when the wax 12 in the tube 11 melts. The light attenuation can be affected by making the clamp resilient.

Ytterligare alternativ till den spirallindade träden 14 visas i figurerna 10a,b, 1la,b,c och 12. I figur 10b visas en tvärsektion av ett band 26 med en längsgående rygg 27. Bandet 26 är spiral- lindat kring det vaxfyllda röret 11 och den optiska fibern 13 såsom visas i figur 10a. Ryggen 27 är vänd inåt och anligger mot röret 11 och fibern 13 och förorsakar böjning av fibern när vaxet 12 smälter och utvidgar röret 11. Bandet 26 är utformat som en tejp med ett häftande ämne 28 på sin insida för att fasthàlla bandet på fiberkabeln.Further alternatives to the spirally wound tree 14 are shown in Figures 10a, b, 11a, b, c and 12. Figure 10b shows a cross section of a strip 26 with a longitudinal ridge 27. The strip 26 is spirally wound around the wax-filled tube 11 and the optical fiber 13 as shown in Fig. 10a. The backing 27 faces inwards and abuts the tube 11 and the fiber 13 and causes bending of the fiber as the wax 12 melts and expands the tube 11. The tape 26 is formed as a tape with an adhesive blank 28 on its inside to hold the tape on the fiber cable.

I figur 11a visas en tvärsektion av fiberkabeln med röret 11 och den optiska fibern 13. Röret och fibern omges av ett sam- manhållande, längsgående band 29, vars kantpartier 31 överlappar varandra på rörets undersida utmed rörets längdriktning. Bandet är försett med ett häftande ämne på sin ena sida och tejpas fast utmed röret 11 och fibern 13. I figur 11b visas bandet 29 i 467 598 8 10 15 20 25 30 :35 planvy uppifrán. Bandet har urtag 30 och.mellanliggande remsor 31 pá avståndet S från varandra. Dessa remsor ligger an mot den optiska fibern såsom visas i figur 11a och böjer fibern när röret ll utvidgas. I figuren llb är också en mindre del av röret 11 och fibern 13 visade, för att illustrera hur bandet 29 placeras innan det svepes om fibern 13 och röret 11. I figur llc visas i perspektivvy röret 11 och fibern 13 med ett veckat band 33 som är ett alternativ till bandet 29. Det veckade bandet 33 sträcker sig utmed fiberkabeln och svepes runt fibern 13 och röret 11 på motsvarande sätt som bandet 29. Veck 34 hos bandet 33 utgör tvärgäende förstyvningar, vilka ligger an mot den optiska fibern 13 och böjer denna när röret 11 utvidgas vid uppvärmning.Figure 11a shows a cross section of the fiber cable with the tube 11 and the optical fiber 13. The tube and the fiber are surrounded by a cohesive, longitudinal band 29, the edge portions 31 of which overlap on the underside of the tube along the longitudinal direction of the tube. The tape is provided with an adhesive on its one side and is taped along the tube 11 and the fiber 13. In Figure 11b the tape 29 is shown in plan view from above. The belt has recesses 30 and intermediate strips 31 at the distance S from each other. These strips abut the optical fiber as shown in Figure 11a and bend the fiber as the tube 11 expands. Figure 11b also shows a smaller part of the tube 11 and the fiber 13, to illustrate how the band 29 is placed before it is wrapped around the fiber 13 and the tube 11. Figure 11c shows in perspective view the tube 11 and the fiber 13 with a pleated band 33 which is an alternative to the band 29. The pleated band 33 extends along the fiber cable and is wrapped around the fiber 13 and the tube 11 in the same way as the band 29. Folds 34 of the band 33 form transverse stiffeners which abut the optical fiber 13 and bend it. when the tube 11 expands upon heating.

I figur 12 visas schematiskt ett sprutmunstycke med en ringformad spalt 35, en ringformad kammare 36 och en central öppning 37.Figure 12 schematically shows a spray nozzle with an annular slot 35, an annular chamber 36 and a central opening 37.

Till den ringformiga kammaren 36 tillföres ett plastmaterial 38 med ett önskat tryck R. Plastmaterialet 38 sprutas ut genom spalten 35 till ett rörformat hölje 39 som omger röret 11 och det optiska fibern 13, vilka drages genom öppningen 37. Genom att exempelvis variera trycket R kan väggtjockleken hos höljet 39 varieras så att det uppstår ringformade valkar 40 på avståndet S från varandra. Dessa valkar utgör förstyvningar i höljet 39 vilka förmår böja den optiska fibern 13 dä röret 11 utvidgas vid en temperaturhöjning.To the annular chamber 36 is supplied a plastic material 38 with a desired pressure R. The plastic material 38 is ejected through the gap 35 into a tubular casing 39 surrounding the tube 11 and the optical fiber 13, which are drawn through the opening 37. By, for example, varying the pressure R the wall thickness of the housing 39 is varied so that annular bumps 40 appear at the distance S from each other. These valves form stiffeners in the housing 39 which are able to bend the optical fiber 13 when the tube 11 expands at a temperature increase.

Enligt utföringsexemplet ovan är röret 11 fyllt med vax. Ett alternativ till detta material är stearin och ett ytterligare alternativ är vatten vilket utvidgar sig med cirka 10 % då det fryser. De nämnda detektormaterialen har en väldefinierad smältpunkt, men det är också möjligt att välja material eller materialblandningar som smälter inom ett visst temperaturinter- vall. Trådspiralens stigning S kan har skilda värden inom olika avsnitt av fiberkabeln 6 för att erhålla skilda ljusdämpande egenskaper i dessa avsnitt.According to the exemplary embodiment above, the tube 11 is filled with wax. An alternative to this material is stearin and a further alternative is water, which expands by about 10% when it freezes. The mentioned detector materials have a well-defined melting point, but it is also possible to choose materials or material mixtures that melt within a certain temperature range. The pitch S of the wire coil may have different values within different sections of the fiber cable 6 in order to obtain different light-dimming properties in these sections.

Enligt ett alternativ àstadkommes böjningen av den optiska fibern 13 genom en anordning som visas i figur 13. Fibern 13 och det vaxfyllda röret 11 omges av ett rörformat hölje 41, motsvarande 10 15 20 25 30 35 9 467 598 höljet 39, men höljet 41 har jämn väggtjocklek och saknar valkarna 40. Anordningen har organ för att mikroböja den optiska fíbern 13. Detta organ är enligt exemplet små kulor 42 av glas pá fiberns 13 yta, vilka ligger an dels mot det vaxfyllda rörets 11 utsida, dels mot det rörformade höljets 41 insida enligt figur 14. Glaskulorna 42 har har en diameter inom exempelvis ett intervall 0,01 - 0.2 mm. När vaxet 12 i röret 11 smälter och utvidgas pressas glaskulorna 42 mot den optiska fíbern 13 och åstadkommer mikroböjning av fíbern. Fiberkabeln i figurerna 13 och 14 framställes genom att den optiskafibern 13 belägges med en hinna av ett limämne eller ett vidhäftande ämne, exempelvis vaselin. Fibern 13 belägges därefter med glaskulorna 42 och införes tillsammans med det vaxfyllda röret 11 i den centrala' öppningen 37 hos sprutmunstycket i figur 12. Därefter sprutas höljet 41 runt fíbern 13 och röret 11. En fiberkabel enligt figur 14, som utsattes för noggranna laboratorieprovningar, uppvisade de önskade egenskaperna enligt figur 5. Denna provade fiberkabel hade glaskulor 42 med en diameter 0,05 mm.According to an alternative, the bending of the optical fiber 13 is effected by a device shown in Figure 13. The fiber 13 and the wax-filled tube 11 are surrounded by a tubular casing 41, corresponding to the casing 39, but the casing 41 has even wall thickness and lacks the rollers 40. The device has means for microbending the optical fiber 13. According to the example, this means are small balls 42 of glass on the surface of the fiber 13, which abut partly against the outside of the wax-filled tube 11 and partly against the tubular casing 41 inside according to figure 14. The glass spheres 42 have a diameter within, for example, a range of 0.01 - 0.2 mm. As the wax 12 in the tube 11 melts and expands, the glass beads 42 are pressed against the optical fiber 13 and cause microbending of the fiber. The fiber cable in Figures 13 and 14 is made by coating that optical fiber 13 with a film of an adhesive or an adhesive, for example Vaseline. The fiber 13 is then coated with the glass beads 42 and inserted together with the wax-filled tube 11 into the central opening 37 of the spray nozzle of Figure 12. Thereafter, the casing 41 is sprayed around the fiber 13 and the tube 11. A fiber cable of Figure 14, subjected to rigorous laboratory tests. exhibited the desired properties of Figure 5. This tested fiber cable had glass balls 42 with a diameter of 0.05 mm.

Enligt exemplet ovan har ett OTDR-system utnyttjats för att detektera den reflekterade pulsen i den uppfinningsenliga fiber- kabeln 6. Det är också möjligt att utnyttja denna fiberkabel och detektera den dämpade ljuspulsen P vid fiberkabelns 6 bortre ände Ga enligt figur 1. Den bortre änden är förbunden med enheten 8 genom en optisk fiber 6b såsom visas genom en streckad linje i figuren. Den dämpade ljuspulsen P i exemplet har intensiteten I = -3,8 dB enligt kurva B i figur 6. Om emellertid den dämpade ljuspulsen detekteras är det endast möjligt att fastställa att en temperaturhöjning skett någonstans längst fíbern, medan läget för denna temperaturhöjning förblir okänt. Detta läge kan vara av intresse att känna till och kan fastställa relativt väl, särskilt om vid detekteringen de båda fiberkablerna 6 och 7 utnyttjas såsom visas i figur 1.According to the example above, an OTDR system has been used to detect the reflected pulse in the fiber cable 6 according to the invention. It is also possible to use this fiber cable and detect the attenuated light pulse P at the far end Ga of the fiber cable 6 according to Figure 1. The far end is connected to the unit 8 by an optical fiber 6b as shown by a broken line in the figure. The attenuated light pulse P in the example has the intensity I = -3.8 dB according to curve B in Figure 6. However, if the attenuated light pulse is detected, it is only possible to determine that a temperature increase has taken place somewhere along the fiber, while the position of this temperature increase remains unknown. This position can be of interest to know and can determine relatively well, especially if the detection of the two fiber cables 6 and 7 is used as shown in figure 1.

Den 'uppfinningsenliga fiberkabeln 6 Ihar fördelen att den är relativt enkel att framställa. Dess ljusdämpade egenskaper kan relativt enkelt varieras och väljas inom ett stort intervall. 467 598 1° Fiberkabeln är mycket böjlig och den saknar elektrisk led- ningsförmâga. 'zThe fiber cable 6 according to the invention has the advantage that it is relatively easy to manufacture. Its dimming properties can be relatively easily varied and selected within a wide range. 467 598 1 ° The fiber cable is very flexible and has no electrical conductivity. 'z

Claims

10 15 20 25 30 11 467 598 P A T E N T K R A V

An optical fiber cable for detecting a temperature change, which fiber cable (6) comprises an elongate temperature-dependent device (11) and an optical fiber (13) which abuts the temperature-dependent device (11) and is attached thereto by fastening means (14) which comprises the fiber (13) and the temperature-dependent device (II), wherein, in the case of unaffected fiber cable (6), a light pulse transmitted into the fiber (13) from one end of it is attenuated substantially uniformly along the length of the fiber (13) and, when bending the optical fiber (13) through the temperature-dependent device (II), the light pulse is further attenuated, characterized in that the temperature-dependent device comprises a tube (11) containing a detector material (12) whose coefficient of expansion of volume within a temperature detection range has an amount that exceeds the amount of the volume expansion coefficient in adjacent temperature ranges.

2. An optical fiber cable according to claim 1, characterized in that the detector material (12) is a wax material, which is expanded in its conversion from solid to liquid phase.

3. An optical fiber cable according to claim 1 or 2, characterized in that the tube (11) has an oval cross-section when the fiber cable (6) is unaffected and in that the tube is completely filled with the detector material (12).

Optical fiber cable according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the fastening means comprises a wire (14) which is wound in a spiral around the optical fiber (13) and the tube (11) with the desired pitch (S). in the spiral.

Optical fiber cable according to claim 1, 2 or 3 - characterized therefrom by the fastening means comprising a tubular casing (39) which surrounds the optical fiber (13) and the tube (11) and that the wall of the casing (39) has thickenings in the form of annular beads (40) at desired distances (s) from each other along the fiber cable (6). 467 598 12 10 15

Optical fiber cable according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the fastening means comprises a band (29, 33), which extends in the longitudinal direction of the fiber cable (6) and is wrapped around and surrounds the tube (11) and the optical the fiber (13), and which band has abutment means (31, 34) which abut against the optical fiber (11) at desired distances (s) from each other.

Optical fiber cable according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the fastening means comprises a tubular casing (41) which surrounds the optical fiber (13) and the tube (II) and that means (42) for microbending the fiber (13) are arranged between the optical fiber (13) and at least one of the outside of the tube (11) and the inside of the tubular casing (41).

Optical fiber cable according to claim 7, characterized in that the means (42) for microbending the optical fiber (13) comprises balls with a diameter in the range 0.01 - 0.2 mm which are mounted on the optical fiber. fiber (13). lg,