[發明專利]分布式應變/溫度傳感光纖坐標定位方法

無效

• 申請號: 201110408969.9
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102519624A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王平;吳夢先;丁勇
• 申請（專利權）人: 中國一冶集團有限公司;武漢一冶鋼結構有限責任公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01L1/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于光電技術中的分布式光纖傳感技術領域，具體為一種可以測量分布式傳感光纖在被測結構中對應坐標位置的定位方法。

背景技術

布里淵光時域分析儀(BOTDA)是一種利用光在光纖內散射光頻率變化來測量光纖應變(溫度)變化的一種技術，可對溫度和應變進行同時測量，其工作原理是：光纖兩端的激光發射器分別給光纖注入一束脈沖光和一束連續光，當脈沖光與連續光的頻率差與光纖中某個區間的布里淵頻移相等時，該區域就會發生受激布里淵放大效應，兩束光之間發生能量轉移。當光纖沿線的溫度發生變化或者存在軸向應變時，光纖中的背向布里淵散射光的頻率將發生漂移，頻率的漂移量與光纖應變和溫度的變化呈良好的線性關系，因此通過測量光纖中的背向布里淵散射光的頻率漂移量就可以得到光纖沿線溫度和應變的分布信息。

BOTDA實現了光纖的分布式連續測量，光纖測量點通常以0.1米為間隔連續分布，因此光纖測量點都采用一維坐標進行標記。分布式測量相比于點式測量而言，測量數據更多，被測信息更全面。但是，一維坐標中的光纖傳感點也給被測結構的三維空間定位帶來了困難。分布式傳感光纖測量得到的數據只有被準確投影在被測結構上才具有測量的意義，然而實際情況卻是絕大多數分布式傳感光纖雖然都以一維坐標來標記，但表面都沒有標注長度坐標(或者標注精度在1米以上，不能達到坐標準確定位的要求)，因而很難跟被測結構的特定位置一一對應，即便有少量分布式傳感光纖厘米級的長度標注，也會由于以下幾種因素而難以滿足測量精度的要求：

1、分布式傳感光纖被鋪設在結構中，通常光纖表面都會被膠水和其它保護材料完全包裹，從而不能通過讀取標注長來進行坐標定位。

2、光纖鋪設過程中被施加預張力而有所拉長，或者由于其它因素而發生長度變化，將造成實際長度與標注長度的不同，最終造成測量位置的偏差；

3、由分布式傳感光纖組成的測量線路在經過多次接續后，其實際長度與標注長度之間的差異已經無法計算，因而空間上難以進行精確坐標定位；

4、信號解調儀的定位誤差會隨著光纖長度的增加而擴大，從而導致長距離測量時測量點的理論坐標與標注坐標不一致，造成標注坐標不可用。

鑒于以上原因，坐標定位的困難已降低了分布式傳感光纖的測量精度，因而迫切需要一種新技術來準確確定每一個被測結構的特定位置處所對應的光纖測量點坐標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分布式應變/溫度傳感光纖坐標定位方法，該方法可對分布式傳感光纖組成的測量線路進行準確的坐標定位。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：分布式應變/溫度傳感光纖坐標定位方法，其特征在于它包括如下步驟：

1)在被測結構所需測量線路上布置分布式應變/溫度傳感光纖(即對分布式傳感光纖)，并在被測結構所需測量的特定位置處設置發熱定位裝置，分布式應變/溫度傳感光纖從發熱定位裝置中穿過；

2)測量時，發熱定位裝置通電，發熱定位裝置向分布式應變/溫度傳感光纖散發熱量，通過改變局部光纖所處環境溫度，獲取被測結構所需測量的特定位置處的光纖測量點坐標。

所述的發熱定位裝置包括兩半圓形環狀構件2，兩半圓形環狀構件的底端以扣搭方式連接，兩半圓形環狀構件的上端以扣搭方式連接，兩半圓形環狀構件構成內為光纖通過孔6的環形結構；兩半圓形環狀構件包括外表層和內表面層7，內表面層位于外表層內，電熱絲布置在外表層與內表面層之間，電熱絲8的兩端分別設有接線頭9，與每根電熱絲的接線頭相連的導線分別與電源控制盒5內相對應的輸出端點連接；所述的外表層由鐵或鋼質層10、石棉層11和陶瓷層12構成，鐵或鋼質層、石棉層和陶瓷層由內至外布置；所述的內表面層為玻璃層。

所述兩半圓形環狀構件的內半徑為0.3cm-1cm，兩半圓形環狀構件的外半徑為2cm-3cm，兩半圓形環狀構件的長為5cm-25cm。

所述電熱絲為1-20根。

所述的發熱定位裝置為一半圓形環狀構件，將該半圓形環狀構件倒扣在結構表面，光纖通過半圓形環狀構件，接受電熱絲的加熱作用。