专利名称：一种用于应变和温度检测的传感光缆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感光缆。
背景技术：
近年来，利用光时域反射(0TDR)技术的分布式光纤传感系统得到了迅速的发展。 其中利用布里渊散射光对应变和温度的敏感性，来制作传感定位系统受到很多高科技公 司的青睐。当布里渊散射光通入单模光纤中传输时，由于光纤受到应力或温度变化，光纤 中的布里渊散射光就会产生频移，通过对频移量的分析处理，可计算出光纤所受应变和温 度数值。现有技术中比较好的分布式光纤应变和温度传感测量系统测量的应变精度可达 20 ii e (0.002% )，温度精度可达rC，测量距离达50Km，可用于桥梁、大坝、油气管道、隧 道、仓库和电力线路等设施的安全监控等场合。 但是由于布里渊散射光同时对应变和温度敏感，通过现有的能够同时感应温度和 应变的复合光纤所构成的光缆，其由于受温度感应的影响，不能准确测量出应变数值，本实 用新型正是基于上述背景下而做出的技术改进。

实用新型内容本实用新型目的就是为了克服现有技术的不足而提供一种能够更加准确的得到 应变测量值的传感光缆。 为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案为一种用于应变和温度检测的 传感光缆，它包括硅橡胶保护层、插设在所述硅橡胶保护层内的至少一根用于同时感应温 度和应力变化的复合光纤、插设在所述硅橡胶保护层内的用于感应温度变化的软管光纤单 元、包覆在所述硅橡胶保护层外周的护套层，所述的软管光纤单元包括金属软管、设置在所 述金属软管内的至少一根温度感应光纤，在检测时，通过复合光纤测出的应变_温度数值 并以软管光纤单元测出的温度数值作补偿从而得到所需应变力数值。 作为对本实用新型的进一步改进，所述的护套层包括与所述硅橡胶保护层外周相
紧密贴合的玻璃纱编织层、包裹在所述玻璃纱编织层外周的由玻璃纱编织并用聚酰亚胺树
脂浸涂而成的外护层，从而可使得光缆得到良好的机械和化学保护作用。 所述的复合光纤为1 4根。 所述的复合光纤为单模光纤或多模光纤。 作为本实用新型的另一进一步的技术改进，所述的每根温度感应光纤包括纤芯、 依次包覆在所述的纤芯外周的光纤包层、碳密封层以及聚酰亚胺涂层。碳密封层的涂覆可 使得光纤不受潮气的侵蚀，从而可延长光纤的使用寿命，而在最外层涂覆聚酰亚胺可保证 光缆能够在极端的温度环境下进行工作，从而可使得本实用新型的应用场合得到推广。 所述的金属软管由金属薄片相螺旋绕制而成。 由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点由于软管 光纤单元仅能对温度变化进行检测，复合光纤可同时检测应变和温度的变化，从而可根据软管光纤单元检测的温度变化补偿复合光纤的温度效应，将两者测量值进行对比，从而能 得到精确的应变测量值。同时本实用新型传感光缆可以根据敷设的环境情况做成多种形 状，以便于布放在各种测量场合，大大节约了施工及维护成本，具有较好的市场推广价值， 特别适合在火灾检测、低温容器、高温管线检测、热系统的远程控制，蒸汽发电机的监控，以 及在航天、航空、核装置等军事系统中应用。

附图1为本实用新型传感光缆横截面视图； 附图2为本实用新型温度感应光纤的结构示意图； 其中1、硅橡胶保护层；2、复合光纤；3、软管光纤单元；31、金属软管；32、温度感 应光纤；321、纤芯；322、光纤包层；323、碳密封层；324、聚酰亚胺涂层；4、护套层；41、玻璃
纱编织层；42、外护层；具体实施方式下面将结合附图对本实用新型优选实施方案进行详细说明 如图1所示的传感光缆，其是将多根可同时检测温度和应变的复合光纤2与一根 内设有若干条可感应温度变化的光纤的软管光纤单元3用硅橡胶保护层1包裹后再用护套 层4围覆而成。 具体地，在本实施例中，复合光纤2为四根，其采用单模或多模光纤(直径为 0. 25mm)，硅橡胶保护层1与其紧密接合，从而光缆受到的应变可直接传递到此光纤2上。 软管光纤单元3包括金属软管31、内设在金属软肝31中的多根温度感应光纤32， 其中，金属软管31由不锈钢薄片相螺旋绕制而成，光纤32主要由纤芯321、依次包覆在纤 芯321外的光纤包层322、碳密封层323以及聚酰亚胺涂层构成，如图2所示，其中，碳密封 层323用以保护纤芯321，既保护光纤不受潮气的侵袭又使光纤有极佳的耐候性，最外层涂 覆聚酰亚胺，可使得光纤能够适应极端的温度环境。由于软管光纤单元3内的光纤32是以 自由状态存在于光缆之中，这样光缆所受到的应变完全不会传递到此光纤上去。因此，该软 管光纤单元3只作为温度传感元件使用。 外护层4由玻璃纱编织形成的玻璃纱编织层41以及由玻璃纱编织而成并用聚酰 亚胺树脂浸涂而成的外护层42构成。用玻璃纱编制起到保护光纤不致被破坏性拉断，由玻 璃纱编织并用聚酰亚胺树脂浸涂而成的外护层42能对光缆起到良好的机械和化学保护作 用，并可在-18(TC +30(TC温度范围内工作，从而可以使此光缆应用到极端气象条件下。 本实用新型传感光缆用于BOTDR分布式光纤传感系统中作为传感元件使用时，其 复合光纤同时检测应变和温度的变化，而软管光纤单元只检测温度变化，通过软管光纤单 元测出的温度参数进行补偿计算，从而能补偿复合光纤的温度效应，最终得到应变的纯测 量值。 而且本实用新型传感光缆在制造时可根据用户的布放情况做成不同的形状，以便 光缆能够很好的固定在被测的土木工程结构或油气管道表面上。光缆内用玻璃纱编织起到 抗张作用，在布放和使用过程中保护光纤本身不会受到较大拉伸力。采用聚酰亚胺作为外 护套，是因为聚酰亚胺是一种耐温等级较高，力学性能、介电性能、耐腐性能等较好的一种高分子材料，它的一个重要特点是没有一个明显的熔化点，热膨胀系数极小，可以保证在艰苦的操作条件下，保持布放的尺寸和功能稳定，可以在低温到高温482度甚至更高一点范
围内连续稳定的工作，以保证光缆的使用寿命。
权利要求一种用于应变和温度检测的传感光缆，其特征在于它包括硅橡胶保护层(1)、插设在所述硅橡胶保护层(1)内的至少一根用于同时感应温度和应力变化的复合光纤(2)、插设在所述硅橡胶保护层(1)内的用于感应温度变化的软管光纤单元(3)、包覆在所述硅橡胶保护层(1)外周的护套层(4)，所述的软管光纤单元(3)包括金属软管(31)、设置在所述金属软管(31)内的至少一根温度感应光纤(32)。
2. 根据权利要求1所述的一种用于应变和温度检测的传感光缆，其特征在于所述的护套层(4)包括与所述硅橡胶保护层(1)外周相紧密贴合的玻璃纱编织层(41)、包裹在所述玻璃纱编织层(41)外周的由玻璃纱编织并用聚酰亚胺树脂浸涂而成的外护层(42)。
3. 根据权利要求1所述的一种用于应变和温度检测的传感光缆，其特征在于所述的复合光纤(2)为1 4根。
4. 根据权利要求1或3所述的一种用于应变和温度检测的传感光缆，其特征在于所述的复合光纤(2)为单模光纤或多模光纤。
5. 根据权利要求1所述的一种用于应变和温度检测的传感光缆，其特征在于所述的每根温度感应光纤(32)包括纤芯(321)、依次包覆在所述的纤芯(321)外周的光纤包层(322)、碳密封层(323)以及聚酰亚胺涂层(324)。
6. 根据权利要求1或5所述的一种用于应变和温度检测的传感光缆，其特征在于所述的金属软管(31)由金属薄片相螺旋绕制而成。
专利摘要本实用新型涉及一种用于应变和温度检测的传感光缆，它包括硅橡胶保护层、插设在硅橡胶保护层内的至少一根用于同时感应温度和应力变化的复合光纤、插设在硅橡胶保护层内的用于感应温度变化的软管光纤单元、包覆在硅橡胶保护层外周的护套层，所述的软管光纤单元包括金属软管、设置在金属软管内的至少一根温度感应光纤，在检测时，通过复合光纤测出的应变-温度数值并以软管光纤单元测出的温度数值作补偿从而得到所需应变力数值，特别适合在火灾检测、低温容器、高温管线检测、热系统的远程控制，蒸汽发电机的监控，以及在航天、航空、核装置等军事系统中应用。
文档编号G01B11/16GK201488836SQ20092014253
公开日2010年5月26日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者刘意, 张海军, 沈小平, 钱慧芳, 陈炳炎 申请人:江苏通鼎光电股份有限公司