一种带温度补偿的分布式定点复合传感光缆的制作方法

本实用新型涉及传感光缆领域，主要是指一种既可以在结构表面定点布设，又可以掩埋于结构体内部的带温度补偿的分布式定点复合传感光缆。

背景技术：

分布式传感光缆采用传感光纤作为传输、传感媒介，将其布设于物体表面或内部，即可测得物体表面或内部的应变及温度分布情况，但是传感光纤的本质是玻璃，很容易遭到破坏，所以需要对其进行特殊结构的防护设计。

目前，国外对于应变或温度传感光缆有过相关的研究。如日本neubrex公司就设计实现了一种fn-sil型光缆，该光缆虽然能测量应变、温度信息，但是光缆防护性差，不利于恶劣环境和长时间监测。国内方面也有相关光缆的专利和产品，如公开的专利号为201020686743.6的实用新型，主要设计了一种应变、温度传感光缆，方案是通过护套底部附着胶黏层以解决光缆与被测结构的粘接工艺问题，此种光缆结构防护性差，只能用于结构表面安装。另外也有苏州南智公司生产的金属铠装光缆，虽然可以实现温度、应变的同时测量，而且也达到了一定的防护性能，但是由于光缆强度较大，在结构表面无法固定安装，导致工程施工难度较大。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种既可以在结构表面定点安装，又可以在结构内部掩埋使用的传感光缆，该传感光缆解决了温度、应变信息同时分布式测量的难题，还具有较强的机械强度和弯曲性能，工程防护性好。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：

一种带温度补偿的分布式定点复合传感光缆，包括传感光纤和套装在传感光纤外的护套，所述的传感光纤包括至少一根用于应变测量的应变测量光纤和若干根保护该应变测量光纤的加强件，还包括至少一根用于温度测量的温度测量光纤和保护温度测量光纤的金属螺旋管。

所述的复合传感光缆外设有若干个紧固安装的定点卡位结构。

所述的应变测量光纤和温度测量光纤均为同纤芯、同直径的普通紧包单模光纤。

若干根所述的加强件直径与应变测量光纤直径相同，呈层绞式圆周分布在应变测量光纤外，该加强件的材质采用gfrp或钢丝。

所述的金属螺旋管套装在温度测量光纤外，该金属螺旋管直径大于温度测量光纤直径的两倍以上，并保证温度测量光纤处于松弛状态。

所述的护套为pe材质封装。

若干个所述的定点卡位结构等间距紧固在复合传感光缆外，间距大小为1m。

若干个所述的定点卡位结构均采用硬度较大的abs材料制成。

与现有技术相比，本实用新型主要是将传感光缆的传感光纤设计为采用至少一根用于应变测量的应变测量光纤和若干根保护该应变测量光纤的加强件，以及至少一根用于温度测量的温度测量光纤和保护温度测量光纤的金属螺旋管；因此，应变测量光纤由若干根加强件保护，结构强度大、弯曲性能好，应变耦合性能好，而温度测量光纤由金属螺旋管保护，结构强度大，耐侧压，弯曲性能好；同时，在光缆外设有若干个紧固安装的定点卡位结构，能方便固定安装。故改进后的复合传感光缆既可以在结构表面作定点安装，又可以在结构内部掩埋使用，它解决了温度、应变信息同时分布式测量的难题，还具有较强的机械强度和弯曲性能，工程防护性好。

附图说明

图1为本实用新型的截面剖视结构示意图。

图2为图1的外形结构示意图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。

如图1、图2所示，1.温度测量光纤、2.金属螺旋管、3.应变测量光纤、4.加强件、5.护套、6.定点卡位结构。

一种带温度补偿的分布式定点复合传感光缆，如图1、图2所示，其结构包括传感光纤和套装在传感光纤外的护套5；其中，传感光纤是由至少一根用于应变测量的应变测量光纤3和至少一根用于温度测量的温度测量光纤1构成，该应变测量光纤3和温度测量光纤1均为同纤芯、同直径的普通紧包单模g657光纤（不限其它类型的光纤），抗微弯性能好，直径通常是0.9mm。

并且，应变测量光纤3外设有若干根保护该应变测量光纤的加强件4，本实施例设计了6根加强件，具体结构为：6根加强件的直径与应变测量光纤3直径相同，呈层绞式圆周分布在应变测量光纤3外，即应变测量光纤3位于中间，采用层绞式状态保护的应变测量光纤3具有更好的抗压、抗拉性能，并且结构强度大、弯曲性能好、应变耦合性能好，该加强件4的材质采用gfrp或钢丝等。

而温度测量光纤1外设有保护温度测量光纤的圆形金属螺旋管2，具体结构为：金属螺旋管2套装在温度测量光纤1外，其直径大于温度测量光纤直径的两倍以上，如直径为2mm（不限其它尺寸），以保证温度测量光纤1在金属螺旋管2内处于松弛状态，有活动的余量，隔离应变影响。而温度测量光纤1被金属螺旋管2保护，结构强度大、耐侧压、弯曲性能好。

所述的护套5用于复合光缆的整体结构防护，该护套为pe材质封装（不限其它），柔韧性好、强度大，解决了水密、油密、耐酸碱、抗老化、无烟阻燃等工程防护问题。

同时，复合传感光缆外设有若干个以间距大小为1m（不限其它尺寸）的距离紧固安装的定点卡位结构6，该若干个定点卡位结构均采用硬度较大的abs材料制成，具有耐热、耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能。

该复合传感光缆通过分别引入应变测量光纤3和温度测量光纤1，可以较好得实现复合传感光缆链路上每个位置点的温度、应变信息测量。该复合传感光缆的截面如图1所示为圆形结构，可采用成缆工艺上常用的挤压式成缆方法实现，在成缆热挤塑过程中，等间距的将定点卡位结构6与复合传感光缆热挤塑成一体结构，工程上具有可实施性。

本实用新型的技术方案使用方法如下：对于结构表面的应变、温度监测，可以使用金属卡箍在定点卡位结构6处等间距的将复合传感光缆卡紧，并使用铆钉固定在结构表面即可，安装牢靠，简单方便，应变传递好；对于埋入式应变、温度监测的结构，可以采用金属、塑料扎带在定点卡位结构6处将复合传感光缆与被测结构的钢筋等内置主体绑扎固定即可，防护性好，成活率高，而且应变耦合性好。

该技术方案的理论依据和工作原理如下：

温度测量光纤1是松套结构，不受应变影响，应变测量光纤3同时感受应变和温度的影响，并且两种传感光纤材质一样，所以布里渊频移应变、温度系数一致。将复合传感光缆通过回路连接布里渊光时域分析仪中，可以得到温度光纤、应变光纤的布里渊频频移与光缆所受应变ε和温度t满足下列关系：

其中，c11，c12分别为该复合传感光缆的频移应变系数和频移温度系数，δf1，δf2分别为该复合传感光缆的应变光纤布里渊频移和温度光纤的布里渊频移，从上述可以推导得到温度、应变结果如下：

该复合传感光缆的结构强度高、耐候性好，安装简单方便、工程应用中存活率高，能够实现温度、应变量的同时分布式测量，可用于botdr、botda、bofda以及rotdr等分布式光纤传感技术中，对于混凝土表面和内部、钢结构体等物体表面具有应变耦合性好、灵敏度高等特点，具有广泛的应用前景。

本实用新型不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本实用新型所提供的结构设计，都是本实用新型的一种变形，均应认为在本实用新型保护范围之内。