[发明专利]双通道布里渊光纤光缆传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种双通道布里渊光纤光缆传感器，涉及该传感器的制造方法及其在长距离温度和压力监测上的用途，属于光纤传导及传感器技术领域。 

技术背景

针对重大工程和基础设施的健康监测和诊断是一项贯穿整个工程生命周期的技术，从工程施工、运营管理一直到拆除都需要进行监测。所谓健康监测就是指利用现场的、无损的监测方式获得结构内部信息，分析包括结构在内的各种特征，以便了解结构因损伤或者退化造成的改变。结构健康监测的基础是传感单元，目前常用的传感元件限于监测距离、耐久性、精度等问题，已经成为阻碍健康监测发展的瓶颈。光纤传导技术具有敏感元件小、高耐久、绝对测量及分布式监测等特点，在传感领域和实际工程监测中起着越来越重要的作用，有逐步取代电子类传感器，成为健康监测首选技术的趋势。 

目前应用最广的光纤传感技术是光纤Bragg光栅技术，其应变和温度传感性能已成熟，但限于其结构和量程，对较大面积和较长距离的监测等特殊的监测要求仍不能满足，如分布式监测液体的温度和压力、土层的温度和压力等。光纤布里渊光时域分析技术作为新兴的分布式监测系统，弥补了光纤光栅传感器的不足，成为光纤传感发展的方向。此技术目前已有应变监测方面的应用，还没有温度和压力同时监测方面的应用，是因为布里渊频移是温度和压力同时作用产生，其他布里渊光纤光缆传感器无法解决交叉敏感问题。 

本发明得到的双通道布里渊光纤光缆传感器，能够同时监测温度和压力，可以应用于油井、矿井、隧道、大坝、桥梁、公路、电缆等长距离、大范围的监测，具有广泛的应用前景。 

发明内容

本发明的目的在于提供双通道布里渊光纤光缆传感器，得到的双通道布里渊光纤光缆传感器能够同时监测温度和压力。 

本发明提供的技术方案是：两根并行光纤，一根为紧套光纤，一根为松套光纤，紧套光纤用于测压力，松套光纤用于测温度；两根光纤中间夹着一根加强丝，外裹高分子材料(纤维增强树脂GFRP)，组成截面为方形的光缆(8mm×4mm)，见说明书附图1 

本发明所述的光纤为布里渊光纤，为特种光纤，光纤中加入特殊的布里渊散射增敏剂(含光增敏稀有金属元素)，增加了光通透性，加强了布里渊散射的灵敏度。 

本发明所述的加强丝可以是但不仅是钢丝、合金丝等。 

本发明所述的高分子材料可以是但不仅是高分子塑料、橡胶等。 

本发明提供的双通道布里渊光纤光缆传感器能够布置在油井、矿井、隧道、大坝、桥梁、公路、电缆上，实现分布式温度和压力的实时在线监测。 

附图说明：附图1双通道布里渊光纤光缆传感器截面图 

具体实施方式

实施案例1 

在光纤生产机上，给芯径为50μm的布里渊光纤上套，将外径为250μm的紫外光固化一次涂覆特殊的布里渊散射增敏剂光纤与油膏同时加入到高模量塑料制成的松套管中，光纤在套管内可以移动。用外径为250μm的紫外光固化一次涂覆特殊的布里渊散射增敏剂光纤直接紧套一层材料制成900μm紧套光纤。其中，上紧套的布里渊光纤称为紧套布里渊光纤，用于监测压力；上松套的布里渊光纤称为松套布里渊光纤，用于监测温度。 

实施案例2 

在光缆生产机上，取紧套布里渊光纤和松套布里渊光纤各一根，相距3mm，中间放置直径为1mm的合金丝，包裹材料为高分子塑料，按光缆(8mm×4mm)进行生产，获得(8mm×4mm)的双通道布里渊光纤光缆。 

实施案例3 

在光缆生产机上，取紧套布里渊光纤和松套布里渊光纤各一根，相距3.5mm，中间放置直径为1.5mm的合金丝，包裹材料为高分子塑料，按光缆(8mm×4mm)进行生产，获得(8mm×4mm)的双通道布里渊光纤光缆。 

双通道布里渊光纤光缆的有关特性研究： 

1、基本参数 

1.1光纤芯径直径50μm 

1.2光缆直径(8mm×4mm) 

1.3色散系数(1288nm)：0～3.5ps/nm·km 

1.4衰减(1550nm)：0.1～0.3dB/km 

1.5光缆截止波长：1260nm 

1.6零色散波长：1300～1324nm 

1.7零色散斜率：0.092ps/km·nm2 

2、抗拉强度分析 

在10吨拉力机上做强度拉力实验，得到该光钎抗拉强度为700Mpa，满足实际应用的要求。 

3、温度监测分析