[發(fā)明專(zhuān)利]高空間分辨力分布式光纖傳感系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010293584.8
• 申請(qǐng)日: 2010-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101957244A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜明武;陳志標(biāo);王兵輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州光格設(shè)備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01K11/32
• 分類(lèi)號(hào): G01K11/32;G02B6/44
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，特別涉及一種高空間分辨力分布式光纖傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，由拉曼散射或者布里淵散射光時(shí)域反射測(cè)量?jī)x構(gòu)成的分布式光纖傳感系統(tǒng)得到了很快的發(fā)展，其測(cè)量精度和測(cè)量距離基本上能滿(mǎn)足大部分工程實(shí)用化的需求。但是，分布式光纖傳感系統(tǒng)的空間分辨力(能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)物體傳感量所需要的最短傳感光纖長(zhǎng)度)一般在1米左右，也就是說(shuō)分布式光纖傳感系統(tǒng)測(cè)量到的溫度(應(yīng)變)為1米范圍內(nèi)的平均值，如果測(cè)量的溫度(應(yīng)變)變化發(fā)生在一個(gè)很小的局部區(qū)域時(shí)(長(zhǎng)和寬均小于1米)，將導(dǎo)致測(cè)量的溫度(應(yīng)變)低于實(shí)際值，而且溫度(應(yīng)變)變化區(qū)域的尺寸越小則偏差越大，這就成為了分布式光纖傳感系統(tǒng)準(zhǔn)確測(cè)量局部區(qū)域溫度(應(yīng)變)的瓶頸。為提高局部區(qū)域的測(cè)量精度，必須提高系統(tǒng)的空間分辨力。

提高空間分辨力的辦法，一般是增加傳感系統(tǒng)主機(jī)的信號(hào)采樣頻率，并降低分布式光纖傳感系統(tǒng)中激光器的脈沖寬度。對(duì)于100MHz的采樣頻率和10ns的激光器脈沖寬度，所要求的最短傳感光纖長(zhǎng)度一般為1米；如果將采樣頻率提高到400MHz，同時(shí)將激光器的脈沖寬度降低到2.5ns，那么所要求的所要求的最短傳感光纖長(zhǎng)度將縮短到0.25米。在此情況下，進(jìn)一步縮短傳感光纖長(zhǎng)度受到采樣速率的進(jìn)一步提高和激光器脈沖寬度進(jìn)一步減小的限制，因此，這種解決方案的成本比較高，發(fā)展空間也受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡(jiǎn)單，成本低廉，且能有效提高空間分辨力的分布式光纖傳感系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種高空間分辨力分布式光纖傳感系統(tǒng)，包括傳感系統(tǒng)主機(jī)(4)和傳感光纖(1)，其特征在于：所述的傳感光纖(1)包括至少一段扁平狀的帶狀光纜(9)或至少一個(gè)光纖盤(pán)式傳感探頭(5)；所述帶狀光纜(9)或光纖盤(pán)式傳感探頭(5)中的傳感光纖(1)呈彎曲繞制狀布置。

所述帶狀光纜(9)或光纖盤(pán)式傳感探頭(5)中的傳感光纖(1)，包括至少一根纖芯，傳感光纖類(lèi)型為單模或多模光纖。

所述扁平狀的帶狀光纜(9)包括帶狀光纖護(hù)套(2)和置于護(hù)套內(nèi)的傳感光纖(1)，帶狀光纜(9)中的傳感光纖(1)呈彎曲繞制狀布置，其為由一個(gè)光纖圈或兩個(gè)以上的光纖圈串聯(lián)而成，光纖圈的形狀為橢圓形、圓形、8字形、螺旋形和正弦波形中的一種，或者上述形狀的任意組合。

所述光纖盤(pán)式傳感探頭(5)包括光纖盤(pán)式傳感探頭封裝外殼(3)和置于外殼內(nèi)的傳感光纖(1)，光纖盤(pán)式傳感探頭(5)中的傳感光纖(1)呈彎曲繞制狀布置，其為由一個(gè)光纖圈或兩個(gè)以上的光纖圈串聯(lián)而成，光纖圈的形狀為橢圓形、圓形、8字形、螺旋形和正弦波形中的一種，或者上述形狀的任意組合。

所述傳感系統(tǒng)主機(jī)(4)為拉曼散射或布里淵散射光時(shí)域反射測(cè)量裝置。

所述傳感系統(tǒng)主機(jī)(4)與傳感光纖(1)的一端相連，構(gòu)成單端測(cè)量方式；或與傳感光纖(1)的首末端相連，構(gòu)成雙端測(cè)量方式。

本發(fā)明技術(shù)方案提供的傳感系統(tǒng)空間分辨率由光纖彎曲的方式，彎曲尺寸以及彎曲圈數(shù)決定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、由于采用了將光纖呈彎曲繞制狀布置的技術(shù)方案，增加了傳感光纖的有效長(zhǎng)度，可以提高光纖傳感系統(tǒng)探測(cè)局部區(qū)域內(nèi)的溫度(應(yīng)變)的能力，也就是提高了空間分辨力。

2、本發(fā)明提出的光纖盤(pán)式傳感探頭由于其體積比較小，相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)式的傳感探頭，因而形成了一種利用分布式光纖傳感機(jī)理構(gòu)成點(diǎn)式傳感器的方法，也就是說(shuō)利用現(xiàn)有的分布式光纖傳感技術(shù)，通過(guò)采用光纖盤(pán)式的傳感探頭可以形成分布式與點(diǎn)式相結(jié)合的傳感系統(tǒng)。一個(gè)分布式傳感系統(tǒng)相當(dāng)于數(shù)百個(gè)點(diǎn)式傳感頭串聯(lián)構(gòu)成的點(diǎn)式傳感系統(tǒng)。

3、由于僅僅通過(guò)增加光纖彎曲的圈數(shù)就可以十倍，數(shù)十倍地增加空間分辨力，本發(fā)明的技術(shù)方案具有成本低廉，簡(jiǎn)單易行，效果明顯的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的高空間分辨力分布式光纖傳感系統(tǒng)示意圖；

圖2～圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的高空間分辨力分布式光纖傳感系統(tǒng)中各種呈彎曲狀布置的傳感光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、傳感光纖；2、帶狀光纖護(hù)套；3、光纖盤(pán)式傳感探頭封裝外殼；4、傳感系統(tǒng)主機(jī)；5(6，7，8)、光纖盤(pán)式傳感探頭；9、帶狀光纜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：