[发明专利]一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头

摘要

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头。所述探头包括结构安装和光纤光路两部分，结构安装部分包括上端盖、螺杆、一号II型垫片、一号弹性体、一号I型垫片、二号弹性体、二号I型垫片、三号弹性体、二号II型垫片、下端盖、内套筒、外套筒、密封桶、密封桶盖、安装套筒、安装支架；光纤光路部分包括3×3耦合器、输入光纤、参考臂光纤、检测臂光纤、放空端光纤、一号FRM反射镜、二号FRM反射镜、一号光电探测器、二号光电探测器、光纤激光光源；本发明没有使用电力，整体是无源的；所使用的光器件为保偏器件，以防止偏振态影响反射光的干涉；弹性体灵敏度高；首次将光纤传感技术应用于场站泄漏监测。

主权项

1.一种用于泄露监测系统的光纤声波检测探头，其特征在于：所述探头包括结构安装和光纤光路两部分，所述结构安装部分包括上端盖(1)，螺杆(2)，一号II型垫片(3a)，一号弹性体(4a)，一号I型垫片(5a)，二号弹性体(4b)，二号I型垫片(5b)，三号弹性体(4c)，二号II型垫片(3b)，下端盖(6)，内套筒(7)，外套筒(8)，密封桶(9)，密封桶盖(10)，安装套筒(11)，安装支架(12)；所述光纤光路部分包括3×3耦合器(13)、输入光纤(14)、参考臂光纤(15)、检测臂光纤(16)、放空端光纤(17)、一号FRM反射镜(18)、二号FRM反射镜(19)；其中上端盖(1)和下端盖(6)用于固定和封闭内套筒(7)及外套筒(8)，螺杆(2)用于固定整个检测探头，是检测探头的骨架，一号II型垫片(3a)和二号II型垫片(3b)分别位于三个弹性体两端最外侧，起到固定弹性体的作用，一号弹性体(4a)、二号弹性体(4b)和三号弹性体(4c)属于声波弹性体，上面缠绕有检测臂光纤，在声波作用下发生弹性形变，带动检测臂光纤应变和拉伸，一号I型垫片(5a)和二号I型垫片(5b)位于二号弹性体(4b)两端，起到连接弹性体的作用，同时通过其中心的通孔使三个弹性体保持同轴且使螺杆(2)位于弹性体的中轴线上，内套筒(7)和外套筒(8)用于保护缠绕在三个弹性体上的检测臂光纤，并且具有结构支撑作用，内套筒(7)和外套筒(8)的结合使整个探头具有足够的结构强度，密封桶(9)用于放置3×3耦合器(13)、参考臂光纤(15)和放空端光纤(17)及一号FRM反射镜(18)，同时使检测臂光纤(16)通向内套筒(7)内部，密封桶盖(10)用于将密封桶(9)封闭，同时上面开有小孔供输入光纤(14)穿过，安装套筒(11)用于固定安装支架(12)，安装支架(12)将整个检测探头固定在待检测物体上面；所述3×3耦合器(13)的输入光纤(14)有三根，通过密封桶盖(10)上的小孔引入，两根输入光纤分别连接一号光电探测器(20)、二号光电探测器(21)，一根由光纤激光光源(22)输入光波；所述3×3耦合器(13)的输出端分别为参考臂光纤(15)、检测臂光纤(16)和放空端光纤(17)，其中参考臂光纤(15)和放空端光纤(17)放置在密封桶(9)内部，检测臂光纤(16)缠绕在弹性体上，所述参考臂光纤(15)的末端连接一号FRM反射镜(18)，所述检测臂光纤(16)的末端连接二号FRM反射镜(19)，所述FRM反射镜用于反射传输到光纤末端的光波，检测臂光纤(16)和参考臂光纤(15)的返回光经过3×3耦合器(13)后发生干涉，所述干涉光就是探头的探测信号；所述放空端光纤(17)内传输的光波没有反射，最终在光纤末端射出光路；整个探头的装配顺序如下：1).将一号II型垫片(3a)、一号弹性体(4a)，一号I型垫片(5a)，二号弹性体(4b)，二号I型垫片(5b)，三号弹性体(4c)，二号II型垫片(3b)依次穿过螺杆(2)，在一号II型垫片(3a)和二号II型垫片(3b)的两端锁紧螺母，使弹性体和垫片固定并且锁紧在螺杆(2)上；2).将检测臂光纤(16)依次缠绕在一号弹性体(4a)、二号弹性体(4b)和三号弹性体(4c)上，弹性体受到外界声波的影响后发生振动，带动检测臂光纤的长度、折射率发生变化，也就是接收声波的调制；3).分别将内套筒(7)和外套筒(8)通过上端盖(1)和下端盖(6)锁紧在螺杆(2)上，通过上端盖(1)和下端盖(6)中心的通孔及装配圆环使内套筒(7)和外套筒(8)保持同心且螺杆(2)位于其中心轴线；4).将密封筒(9)和密封筒盖(10)以及安装套筒(11)固定在螺杆(2)上，将安装支架(12)固定在安装套筒(11)上。