[实用新型]一种高灵敏度金属基带铠装振动传感光缆

说明书

技术领域

本实用新型涉及分布式光纤振动传感测量技术领域，具体涉及一种可进一步提高振动响应灵敏度的传感光缆。

背景技术

基于相位敏感光时域反射技术的分布式光纤振动传感系统，用光纤作为传感单元实现全分布式振动实时监测，在三个层面上极具创新应用价值。首先，利用普通通信光纤作为振动传感单元，其具有体积小、重量轻、绝缘、耐高温、耐腐蚀、可超长距离传输、抗电磁干扰能力强和使用方便等优点，具备隐秘性和保密性，可广泛应用于各种危险场合，并且便于接入光纤通信网络，进而在应用层面上还可实现面向物联网应用的高性能光纤传感网络。

其次，由于注入的是光脉冲信号，根据散射光相对于注入光脉冲的时间差，即可实现空间定位，全分布式光纤传感技术充分利用光纤一维空间连续分布的特点，可准确测出光纤沿线上任一点被测量场（如变形、振动、冲击等）在时间和空间上的信息分布，整个光纤链路既是连续感知元件，又是低损耗传输通道，可实现对防区范围每个部位远程实时监控。

最后，利用高相干激光器作为传感光源（一般要求激光源线宽<10kHz），从光纤一端注入高相干激光脉冲，脉冲光在光纤沿线激发高相干后向瑞利散射光，由于注入的脉冲光有一定的时间脉宽（几十ns量级），光纤中保持时空同步的后向瑞利散射光将发生多光束干涉现象，当光纤线路由于振动、冲击、入侵或者声波等发生扰动时，相应位置处光纤的折射率及长度将会发生动态变化，导致该位置处瑞利散射光的干涉谱发生相应变化，通过对瑞利散射光干涉谱的幅度及相位信息进行解调，即可获得振动扰动的全部信息。

分布式光纤振动传感系统属于传感领域的前沿技术，单通道振动传感距离可以实现50公里以上，振动监测频率范围可实现1kHz以上，空间定位精度可以达到5米以内，目前大部分研究工作基本还处于实验室，但一些工程应用也在逐步开展之中，在实际应用工程中，光纤是以光缆的形式得到应用的，不同的应用场合对光缆及其使用布置均有苛刻的要求。

目前已有的长距离分布式光纤振动传感系统技术，在应用方面主要存在两个问题，一、部分场合振动传感灵敏度不够，目前该技术实现的探测灵敏度基本可达到100nε量级，但在一些高灵敏度振动监测场合，如微弱振动、声波侦听等领域，灵敏度仍远远不够；二、在恶劣的室外应用环境中，光纤如何被有效保护起来，但又可以充分发挥其作为振动传感单元的效果，这是一个非常值得研究的工程应用问题。而目前长距离（>10公里）的传感光缆主要釆用各类常规的光通信光缆，护套多为塑料等高分子材料。用于振动传感时，具有塑料外护套的光缆有振动缓冲作用，减弱了振动信号和降低了传感灵敏度，且外形为圆型的光缆与振动波是线接触，因而振动信息传递效率极低；即使外形为扁平状的光缆，塑料外护套的机械性能和可响应的振动频率均较低。在一些要求较高的场合，这些光缆完全都不能满足应用要求。

实用新型内容

为了克服目前分布式光纤振动传感系统所用传感光缆的缺点，更好地满足在保持长距离、高振动响应频率的性能参数同时，实现振动响应灵敏度的进一步提升优化和传感光缆的保护加强，本实用新型提供一种金属基带铠装加强的传感光缆设计，以及在应用中的具体布置方法。

一种高灵敏度金属基带铠装振动传感光缆，其包括光纤、金属基带、金属通孔和粘合剂；它可以实现为光纤提供一种加工简易且低成本的铠装增强保护方式，提高振动传感光缆使用寿命；能实现将振动扰动更多的转换到光纤形变上，提高振动传感灵敏度；它可以焊接到待监测区域，长期保持处于高灵敏度振动待接收状态。金属基带由两片互对称的带凹槽的金属片构成，光纤通过涂覆层或粘合剂固定在两片互对称的带凹槽的金属片之间且位于由所述凹槽中，光纤和两片所述金属片通过粘合剂粘结固化成整体。

进一步地，所述凹槽为半椭圆形槽。

进一步地，光纤为一根或多根，纤芯为圆形，纤芯直径为3~15μm；光纤包层为圆形，包层直径为80~440μm。

进一步地，光纤为带涂覆层的普通单模或多模光纤，光纤尺寸为250μm。

进一步地，金属基带的材料为铜、铝或不锈钢，基带的厚度为0.1~0.6mm，宽度为30~100mm，长度根据传感距离确定。

进一步地，所述的金属通孔为金属基带上的镂空序列，通孔为圆孔、方孔或者长方形孔，其孔径或边长为2~10mm，便于实现通过金属通孔将振动传感光缆焊接到金属结构件上。

进一步地，所述的粘合剂选用高强度高稳定性的适用于金属与玻璃的粘合剂。