一種橢球形光纖壓力傳感器及檢測光纖故障壓力點的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了橢球形光纖壓力傳感器及檢測光纖故障壓力點的方法，其中，所述橢球形光纖壓力傳感器由兩個半橢球體組成，在其中一個半橢球體的粘貼面上刻有半徑為預定長度的圓形盤纖凹槽，傳感光纖盤于凹槽內(nèi)并用膠黏劑固定在凹槽內(nèi)；所述檢測光纖壓力故障點的方法包括：將多個所述橢球形光纖壓力傳感器串聯(lián)在同一根傳感光纖上；當對該傳感光纖進行壓力故障檢測時，將光時域反射儀與傳感光纖通過連接器相連，通過ODTR光時域反射儀檢測并確定壓力故障點。當光纖上的某一橢球形光纖壓力傳感器受到外界壓力產(chǎn)生明顯的彎曲損耗時，通過光時域反射儀顯示即可定位光纖線路上的壓力異常點，有助于工程上的故障判斷與定位，為及時搶修和維護提供依據(jù)。
【專利說明】一種橢球形光纖壓力傳感器及檢測光纖故障壓力點的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感【技術領域】，尤其涉及一種橢球形光纖壓力傳感器及檢測光纖故障壓力點的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，光纖傳感器因具有靈敏度高，體積小，抗電磁干擾，無需供電等獨特的優(yōu)點而備受矚目。對于易燃易爆環(huán)境下的壓力實時檢測，傳統(tǒng)的壓電傳感器由于產(chǎn)生電信號容易引發(fā)燃燒爆炸，因此不適合在此環(huán)境下應用。光纖壓力傳感器因其傳輸和傳感的都是光信號而不受此限制。
[0003]在光纖壓力傳感系統(tǒng)中使用的壓力傳感器有Fabry-Perot型、光纖光柵型等。其中，F(xiàn)abry-Perot型壓力傳感器具有高的靈敏度和溫度穩(wěn)定性，但傳感器內(nèi)部的薄膜操作時極易破碎，且測試分析比較復雜。光纖光柵壓力傳感器是目前采用較多的光纖壓力傳感器，但其封裝工藝復雜，封裝材料的選擇和結(jié)構的設計直接決定了傳感器的靈敏度和測量準確性，且光纖光柵的應變和溫度交叉敏感問題也額外增加了溫度補償?shù)某杀尽?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種橢球形光纖壓力傳感器及檢測光纖故障壓力點的方法，用以解決現(xiàn)有光纖傳感器結(jié)構復雜以及檢測壓力故障點成本高的問題。
[0005]本發(fā)明的目的 主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供了一種橢球形光纖壓力傳感器，所述橢球形光纖壓力傳感器由兩個半橢球體組成，兩個半橢球體通過膠黏劑粘貼在一起，在其中一個半橢球體的粘貼面上刻有半徑為預定數(shù)值的圓形盤纖凹槽，傳感光纖盤于凹槽內(nèi)并用膠黏劑固定在凹槽內(nèi)。
[0007]進一步地，所述傳感器兩端尾纖出口處采用橡膠尾纖護套固定保護，尾纖護套一部分通過膠黏劑內(nèi)嵌固定在橢球體內(nèi)部，其余部分在橢球體外。
[0008]進一步地，所述半徑的預定數(shù)值為傳感光纖的臨界曲率半徑。
[0009]進一步地，所述臨界曲率半徑根據(jù)如下公式計算得到:
AΛ ，
[0010]^ ^20-(2.748-0.996-) '其中，Rc表示臨界曲率半徑，λ表示工作波長；

,V
λ Λ表不截止波長，Δ表不光纖芯-包層相對折射率差。
[0011]進一步地，當所述傳感光纖為工作波長λ = 1550nm、截止波長Atxf= 1300nm、相對折射率差Λ = 0.65%的普通G.652光纖，計算得臨界曲率半徑Re = 15.6mm。
[0012]進一步地，兩個所述半橢球體為彈性敏感材料制成。
[0013]本發(fā)明還提供了一種利用所述橢球形光纖壓力傳感器檢測光纖壓力故障點的方法，包括:
[0014]將多個所述橢球形光纖壓力傳感器串聯(lián)在同一根傳感光纖上；
[0015]當需要對該條傳感光纖進行壓力故障檢測時，將ODTR光時域反射儀與傳感光纖通過連接器相連，通過ODTR光時域反射儀檢測并確定壓力故障點。
[0016]進一步地，檢測過程具體包括:
[0017]OTDR光時域反射儀發(fā)射光脈沖到傳感光纖內(nèi)，背向散射光不斷地返回到傳感光纖入射端，OTDR光時域反射儀上顯示正常光纖線路上的光功率損耗隨距離變化的曲線；
[0018]當某一橢球形光纖壓力傳感器受到外界壓力時，橢球體內(nèi)部的傳感光纖發(fā)生彎曲，導致傳感光纖的曲率半徑小于預定臨界曲率半徑時，則ODTR光時域反射儀通過監(jiān)測光功率損耗隨距離變化的曲線確定發(fā)生故障壓力的位置。
[0019]進一步地，根據(jù)工程實際情況確定多個所述橢球形光纖壓力傳感器兩兩的間距。
[0020]本發(fā)明有益效果如下:
[0021 ] 本發(fā)明由于采用了橢球形光纖壓力傳感器，能迅速準確地感應來自不同方向的壓力信號，直接將壓力信號準確的傳遞給球體內(nèi)的傳感光纖，提高了傳感器的應變傳遞率，大大減小了測量時的誤差，降低了成本。
[0022]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0023]圖1為所述橢球形光纖壓力傳感器的結(jié)構示意圖；
[0024]圖2為利用上述橢球形光纖壓力傳感器進行壓力故障點檢測的應用場景示意圖?！揪唧w實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0026]首先結(jié)合附圖1對本發(fā)明實施例所述橢球形光纖壓力傳感器進行詳細說明。
[0027]如圖1所示，圖1為所述橢球形光纖壓力傳感器的結(jié)構示意圖，該橢球形光纖壓力傳感器采用彈性敏感材料制成，由兩個半橢球體I組成，兩個半橢球體I通過膠黏劑粘貼在一起，在其中一個半橢球體的粘貼面上刻有半徑為預定數(shù)值的圓形盤纖凹槽3，傳感光纖盤于凹槽3內(nèi)并用膠黏劑固定在凹槽3內(nèi)?？紤]到傳感器的尾纖為裸纖，所以傳感器兩端尾纖4出口處采用橡膠尾纖護套5固定保護，尾纖護套一部分通過膠黏劑內(nèi)嵌固定在橢球體內(nèi)部，其余部分在橢球體外，防止出口處的尾纖斷裂。
[0028]上述半徑的預定數(shù)值主要是根據(jù)傳感光纖臨界曲率半徑?jīng)Q定，具體解釋如下:
[0029]對于折射率突變型的單模光纖，設曲率半徑為R，則每單位長度的彎曲損耗可表示為:
【權利要求】
1.一種橢球形光纖壓力傳感器，其特征在于，所述橢球形光纖壓力傳感器由兩個半橢球體組成，兩個半橢球體通過膠黏劑粘貼在一起，在其中一個半橢球體的粘貼面上刻有半徑為預定數(shù)值的圓形盤纖凹槽，傳感光纖盤于凹槽內(nèi)并用膠黏劑固定在凹槽內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器兩端尾纖出口處采用橡膠尾纖護套固定保護，尾纖護套一部分通過膠黏劑內(nèi)嵌固定在橢球體內(nèi)部，其余部分在橢球體外。
3.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述半徑的預定數(shù)值為傳感光纖的臨界曲率半徑。
4.根據(jù)權利要求3所述的傳感器，其特征在于，所述臨界曲率半徑根據(jù)如下公式計算得到:
5.根據(jù)權利要求4所述的傳感器，其特征在于，當所述傳感光纖為工作波長λ=1550nm、截止波長λ= 1300nm、相對折射率差Λ = 0.65%的普通G.652光纖，計算得臨界曲率半徑Re = 15.6mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的傳感器，其特征在于，兩個所述半橢球體為彈性敏感材料制成。
7.利用權利要I到6中任意一項所述的橢球形光纖壓力傳感器檢測光纖壓力故障點的方法，其特征在于，包括: 將多個所述橢球形光纖壓力傳感器串聯(lián)在同一根傳感光纖上； 當需要對該條傳感光纖進行壓力故障檢測時，將ODTR光時域反射儀與傳感光纖通過連接器相連，通過ODTR光時域反射儀檢測并確定壓力故障點。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，具體包括: OTDR光時域反射儀發(fā)射光脈沖到傳感光纖內(nèi)，背向散射光不斷地返回到傳感光纖入射端，OTDR光時域反射儀上顯示正常光纖線路上的光功率損耗隨距離變化的曲線； 當某一橢球形光纖壓力傳感器受到外界壓力時，橢球體內(nèi)部的傳感光纖發(fā)生彎曲，導致傳感光纖的曲率半徑小于預定臨界曲率半徑時，ODTR光時域反射儀通過監(jiān)測光功率損耗隨距離變化的曲線確定發(fā)生壓力故障的位置。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)工程實際情況確定多個所述橢球形光纖壓力傳感器兩兩的間距。
【文檔編號】G01L1/24GK103983385SQ201410189835
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權日:2014年5月7日
【發(fā)明者】王東方 申請人:王東方