[發明專利]金屬基索狀分布式光纖傳感器

無效

• 申請號: 201110212087.5
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102288125A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 魏廣慶;施斌;胡盛;盧俊武;盧毅;席均
• 申請（專利權）人: 蘇州南智傳感科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及分布式光纖傳感技術，屬于傳感器技術領域。

背景技術

分布式光纖傳感技術是近年來國際上發展起來的新型監測技術和方法，它在實際監測應用中不僅具有光纖所固有的抗電磁干擾、耐腐蝕、耐久性好、體積小、重量輕等優勢，還具有分布式、長距離等眾多優點，備受工程監測領域的科技人員日益青睞。分布式光纖傳感技術憑借其能夠實現大范圍測量場中相關信息的提取而受到廣泛應用，實現了目前測量領域眾多測量難題的突破，比如：分布式應變傳感器目前可用于橋梁、堤壩、邊坡、構筑物樁基礎、隧道等設施的安全檢測，在航天、航空領域、智能材料制備等領域也有相關應用；分布式溫度傳感器目前可用于水電發電機組、油井的溫度分布測量，大型倉庫、油庫、高層建筑、隧道和礦井的火災防護及報警系統等領域。

光纖自身纖細脆弱，且接續繁瑣，在工程鋪設施工和后期監測過程中，極易遭受破壞，使其在工程監測領域應用受到很大限制。目前監測領域中使用的傳感光纜大都采用現成的通訊光纜和電纜光纜，其特征是通過松套結構使其與外界變形及熱量形成了很好隔離，再加上堅硬的外套，使得內部纖芯得到了很到有效保護，可是此類光纖無法對應變和溫度進行有效傳導測試。部分皮線光纜、自承式光纜及GFRP光纜等緊包光纜也被用于傳感，但其自身強度脆弱，還無法在實際工程規模應用。因此隨著監測需求的不斷擴大，研制出出抗破壞能力強、施工簡單、傳感性能優越的緊包傳感光纜具有極大的意義。

另外，各類由金屬絲絞合成的纜索在工程中得到了廣泛應用，纜索體的內力、腐蝕及損傷監測一直是個難點問題，將傳感器植入到纜索中進行測試監測為一種先進的方法技術，如專利200910145153.4發明的智能型纜索光纖光柵應變傳感器，把光纖光柵植入纜索中，進行多點式溫度/應變監測。若將分布傳感光纖在成纜過程同步植入到纜索中，形成智能纜索，實現對纜索體溫度/應變的分布式測試，對纜索的安全監測是一項極大的創新性技術突破。

本發明基于分布式光纖傳感器技術的基礎，將分布式傳感光纖在纜索制造過程中同步植入其中，通過外圍鋼絲束緊包保護，發明出不僅可對自身內力及溫度有效分布式監測的智能纜索，而且還可用于眾多工程體分布式安全監測的傳感光纜。

發明內容

本發明目的是：（1）解決光纖傳感器在工程監測領域應用受到很大限制的問題，克服現有技術在應用中的眾多不足，對普通光纖進行特殊封裝保護，形成一種安裝便捷、抗拉強度高的緊套分布式傳感光纜，大幅提高分布式光纖傳感技術在工程檢測領域應用時的實效性、敏感性和便捷性。（2）通過將光纖植入纜索體，實現對纜索自身內力和溫度分布的監測，解決了纜索體監測難的問題。

本發明的技術方案是：一種分布式光纖傳感器，帶有護套的中心傳感光纖被周圍的6根金屬絲加捻包圍繞在芯部，構成金屬基索分布式光纖傳感器。

本發明的改進是：帶有護套的傳感光纖與金屬絲的直徑相同，與周圍6根金屬絲緊包接觸。外部鋼絲束是以螺旋形式包圍纏繞中心傳感光纖，中心傳感光纖保持直線不纏繞。

中心傳感光纖設有彈性和延展性護套。

傳感光纖是多模或者單模的光纖，結構是單芯或多芯結構。

傳感光纖是緊套光纖或在溫度傳感單獨目標監測時用松套光纜。

本發明吸收鋼絞線和鋼繩生產技術，將帶有護套且直徑與絞線相匹配單模或多模光纖替換原有中心金屬鋼線（絲），利用外圍6根金屬絲加捻纏繞在保護，形成如圖1所示的金屬基索分布式光纖傳感纜索。通過布里淵光時域反射技術（BOTDR）、受激布里淵光時域分析技術（BOTDA）及拉曼光時域發射技術（ROTDR）等分布式光纖傳感技術進行解調測試，達到分布式監測的目的。

本發明金屬基索狀分布式光纖傳感不僅可對纜索自身應變進行測試，而且可埋設澆筑于混凝土及巖土體中進行工程體內部應力應變監測，或通過夾具安裝被測物表面進行分布式的應變、溫度監測。????

本發明具有如下傳感特征，

1、分布式傳感特征：傳感器解調采用分布式傳感技術，即索狀傳感器上個點均為傳感點。2、多目標監測：護套中的傳感光纖可采用緊套單模光纖、松套單模光纖、多模光纖等以滿足不同的解調技術和傳感目的，亦可同時放入多種類型纖芯實現變形與溫度的同時監測。

本發明的有益效果是：?

1、金屬鋼絲索狀的螺旋形狀可以將內部纖芯緊緊包圍，提升其與被測物體的耦合性，提高應變的傳遞性；

2、可根據實際需求絞合成各種適應直徑的傳感絞線，適合不同目的需求；