[发明专利]一种新型复合传感光缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型传感媒介，尤其涉及一种可用于大坝渗漏、油气渗漏、水管渗漏、地下水流及岩土体含水量监测的一种新型传感光缆。

技术背景

分布式光纤测温技术（DTS）采用光缆作为探测器件，具有分布式测量、测试距离长、施工简单及长期稳定性高等优点，现已被广泛应用于火灾消防、电缆测温、混凝土测温及渗漏监测等领域，为了能够得到更佳的监测效果，各种具有特定传感特性的功能性光缆也在不断发明创造中。

利用分布式测温技术进行渗漏监测已在部分工程项目中应用，可是实际使用效果不佳，其原因在于：渗漏物质温度和环境温度差异太小，如坝体渗漏、水管渗漏时，渗流水在周边岩土体中运移同时也发生相互热交换，渗流液与周围环境温度就相当，通过测温度分布异常的技术方法就无法判别渗流发生与否。若有一种自身可发热测温光缆，当渗流经过光缆周围时，由于光缆温度高于环境温度，发生热交换，导致光缆温度所降低，就可有效对渗漏进行分布式测温探测。现有该类产品采用的技术是将金属电加热丝与光纤进行平行铺设，然后对电加热丝进行通电发热，达到对光缆中光纤加热的目的，可是在实际中存在众多问题：（1）加热不均匀。电加热丝与光纤点式接触，在接触点部位温度很高，甚至发生光纤烫伤护套断裂，在非接触点光纤温度低，温度分布不均，探测效果不佳；（2）电阻丝阻值比较小。要达到均匀的加热效果就需要电阻丝做的很细，细的电阻丝在施工中极易发生断裂而无法完成加热；（3）光缆加热距离短。由于采用市电加热，电压有限，加热距离往往仅有几百米，无法满足大型工程的实际监测需求。发明一种能够均匀加热、强度高且加热距离长的内加热光缆具有十分重要的意义和应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能长距离均匀发热，方便施工，且对大坝渗漏、管道渗漏、地下渗流等进行长距离、长期有效监测现场渗漏的感测光缆。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种新型复合传感光缆，其特征在于，包括碳纤维丝、感温光纤、供电导线、护套和绝缘包层，所述的碳纤维丝、感温光纤、供电导线和护套由绝缘包层包裹，所述的碳纤维丝由护套包裹。 所述感温光纤为1根以上，所述供电导线为1对。所述碳纤维丝与周围的供电导线交叉连接以形成并联电路。采用一并成缆的两根供电导线负责供电，所述供电导线粗细与供电距离大小成正比。所述供电导线为直径2～4mm多股铜线。所述碳纤维丝分为长30～50m等同内阻的若干段。所述新型复合传感光缆采用分布式光纤测温技术检测所述复合传感光缆与环境的温差。

作为上述方案的进一步优化，所述感温光纤被碳纤维丝包裹，或者所述感温光纤与碳纤维丝平行布设。 

作为上述方案的进一步优化，所述感温光纤为2根，所述感温光纤位于碳纤维丝的外侧，所述2根感温光纤为单模光纤或/和多模光纤。

作为上述方案的进一步优化，所述护套和绝缘包层材料均采用高绝缘阻水材料。

作为上述方案的进一步优化，所述高绝缘阻水材料为PE或PVC或低烟无卤材料。

作为上述方案的进一步优化，所述绝缘包层垂直截面为圆形。

碳纤维丝和供电导线还对光缆起到加筋作用，增强光缆的抗拉与抗折强度。

本发明一种新型复合传感光缆提出将光缆内的感温光纤加热到温度明显高于环境温度，当有流体流过光缆时，流体会带走热量，使感温光纤降温，从而达到监测渗漏的效果。本发明采用了阻值大、发热均匀、且抗拉强度高的碳纤维丝作为加热元件和加筋体，和感温光纤、供电导线等过塑为功能型测温光缆，碳纤维丝和供电导线还对光缆起到加筋作用，增强光缆的抗拉与抗折强度。

当给碳纤维丝通电，碳纤维丝就会发热，感温光纤就会被加热升温，升温的幅度及速率与光缆周围的介质密切相关，当光缆周围有流动的气体、水或油等经过时，就会把光缆的热量带走，光缆温度就会下降。采用分布式光纤测温技术，通过光缆中内置感温光纤即可测得本发明的空间每一点温度。对本发明的碳纤维丝通电加热，当渗漏发生时，在光缆测温曲线上就会形成低温异常及升温速率异常，据此原理可对流体渗漏进行探测和定位。为了增大加热距离，本发明采用平行电缆，交叉与碳纤维丝连接，形成并联电路供电加热，通过此供电方式，采用市电就可完成2km以上的光缆加热，实现了渗漏长距离探测。

本发明一种新型复合传感光缆的有益效果主要表现为：

1.   采用碳纤维丝在光缆内加热，实现了均匀加热；

2.   采用平行电缆，交叉与碳纤维丝连接，形成并联电路供电加热，实现对光缆的长距离（2km以上）加热，以及对渗漏的长距离探测；