[实用新型]一种光纤光栅温度应变混合光缆

说明书

一种光纤光栅温度应变混合光缆，包括金属管和传感光纤；金属管的内壁设有固定点和掩埋区，传感光纤和金属管在固定点和掩埋区固定；掩埋区内有应变传感点，固定点之间有温度传感点；相邻固定点或固定点与掩埋区之间的光纤长度大于或等于金属管长度的101%。采用金属管作为加强件来保护光纤光栅不受损伤，灵活设置应变传感点和温度传感点。其中，变传感点与金属管粘接成为一体，可以监测金属管上的应变；温度传感点两端留有冗余；当金属管受力时，冗余可以抵消应变的影响，实现免应力的温度监测。与此同时，应变传感点受到的温度影响也可由相邻的温度传感点进行补偿。该光缆结构简单，不仅解决了温度应变的交叉影响，同时还实现了一根缆上的温度、应变的多参数测量，在光纤光栅传感领域具有重要的应用价值。

技术领域

本实用新型涉及光纤光栅传感领域，具体涉及一种光纤光栅温度应变混合光缆。

背景技术

光纤光栅传感器具有精度高、响应速度快和抗电磁干扰等一系列优点，低反射率光纤光栅(以下简称“弱光栅”)是对反射率低于1％光栅的统称，它不仅集成传统光纤光栅的优势，还具有复用容量大、机械性能好、易于批量生产等优势。随着弱光栅的量产和普及，基于弱光栅阵列的线性传感器在分布式应变或温度监测的场合越来越多。由于光纤光栅阵列纤细脆弱，需要将光纤光栅成缆包覆来提高其抗拉强度、抗冲击及抗弯曲性能。但光纤光栅与普通金属导线工艺进行包覆成缆，而且光纤光栅对温度和应变都很敏感，温度和应变的交叉影响也是一个很大的问题。

传统技术很少涉及光纤光栅串的封装，且大多数封装后的光栅传感器也只能对单个参量进行检测。专利“紧套光纤光栅串传感光缆”(专利号：201210293423.8)提出采用紧包护套对光栅串进行封装及成缆，在实际应用过程中由于紧包护套与光纤光栅的热膨胀系数存在较大差异，导致光纤光栅的波长漂移与温度变化呈现出非线性关系；专利“一种免应力光栅阵列感温光缆及其传感方法”(专利号：201710457903.6)提出采用受力光纤和免应力光纤结合，通过消除光纤光栅应力的干扰来避免测温时的非线性效应，但这种光纤光栅阵列还是裸露在外界环境中，在恶劣的监测环境下无法使用，且测量参数单一，只能满足测温的要求。

发明内容

为克服现有弱光纤光栅串成缆时温度应变交叉影响，并且无法同时进行温度应变混合测量的问题，本实用新型提出了一种光纤光栅温度应变混合光缆，该光缆结构简单，不仅解决了温度应变的交叉影响，同时还实现了一根缆上的温度、应变的多参数测量，在光纤光栅传感领域具有重要的应用价值。

本实用新型采取的技术方案为：

一种光纤光栅温度应变混合光缆，包括金属管、传感光纤，所述金属管的内壁设有固定点和掩埋区，所述传感光纤与金属管在固定点和掩埋区固定。

所述掩埋区内有应变传感点，相邻两个固定点之间有温度传感点。

相邻两个固定点之间、或者相邻固定点与掩埋区之间的光纤长度，大于或等于金属管长度的101％。当光缆受拉伸时，传感光纤上具有1％的冗余，应力不会通过固定点或掩埋区传递到温度传感点处，使得光缆可以免应力测温。而1％的光纤冗余能够满足即使在较大应力的作用下，金属管的伸长量也不可能达到1％，温度传感点始终不会受到应力影响。

所述应变传感点、或温度传感点为弱光栅阵列。

所述金属管采用不锈钢片卷曲成型，激光焊接而成。

所述传感光纤的涂覆层为改性的聚丙烯酸酯，热膨胀系数为5.5×10^-7/℃,厚度为20～30um。

所述掩埋区的长度为30mm，厚度小于2mm，应变传感点的预张力约为100uε。

所述固定点、掩埋区为紫外固化胶，相邻两个固定点之间、或者相邻固定点与掩埋区之间的间距约为250mm。