一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置.pdf

1、(10)申请公布号 CN 101995307 A(43)申请公布日 2011.03.30CN101995307A*CN101995307A*(21)申请号 201010500965.9(22)申请日 2010.09.25201020254071.1 2010.07.03 CNG01K 11/32(2006.01)G01K 1/16(2006.01)G02B 6/24(2006.01)G02B 6/255(2006.01)(71)申请人聚光科技(杭州)股份有限公司地址 310052 浙江省杭州市滨江区滨安路760号申请人无锡聚光盛世传感网络有限公司(72)发明人涂勤昌 顾海涛(54) 发明名称一

2、种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置(57) 摘要本发明涉及一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置，包括主机和传感光缆，特点是：所述传感装置还包括至少一个传感单元，每个传感单元包括传感光纤。本发明具有对短受热区域温度测量准确度高、实现分布式温度监测、温度响应快及抗压力及拉力性能好等优点。(66)本国优先权数据(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页CN 101995312 A 1/1页21.一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置，包括主机和传感光缆，其特征在于：所述传感装置还包括至少一个传感

3、单元，每个传感单元包括传感光纤。2.根据权利要求1所述的温度传感装置，其特征在于：所述传感光纤的长度大于所述装置的空间分辨率。3.根据权利要求1所述的温度传感装置，其特征在于：所述传感光纤设置在容器内或固定在支架上。4.根据权利要求3所述的温度传感装置，其特征在于：所述容器内部填充导热介质。5.根据权利要求1所述的温度传感装置，其特征在于：所述传感光纤是裸纤或紧套纤或松套纤。6.根据权利要求1所述的温度传感装置，其特征在于：所述传感光缆与传感单元之间采用熔接或活动接头的方式连接。7.根据权利要求6所述的温度传感装置，其特征在于：所述传感光缆通过适配器与传感单元连接。8.根据权利要求1所述的温度

4、传感装置，其特征在于：所述传感单元接触热源。权 利 要 求 书CN 101995307 ACN 101995312 A 1/4页3一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置技术领域0001 本发明涉及温度传感，尤其是一种分布式光纤温度传感装置。背景技术0002 分布式光纤温度传感系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。它基于先进的光时域反射技术的原理和光纤的背向拉曼散射温度效应，以光纤为载体，由主机、传感光缆和其它外部设备(如备电模块、网络模块等)组合而成。分布式光纤传感技术具有抗电磁干扰、大的信号传输带宽等特点。0003 与传统点式温度传感器相比，分布式光纤温度传感系统的传感光缆既

5、是传输介质，也是传感器，它能够连续测量传感光缆沿线敷设区域的温度，测量距离在几千米范围，空间定位精度达到米的数量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的应用场合，在交通、电力、石化等领域有广泛应用。0004 分布式光纤温度传感系统虽然能够实现米数量级的空间分辨率，但若监测区域的受热区域比较短，则系统得到的对监测区域的温度测量是受热区域及周围空间温度的平均效果，这会导致监测区域温度测量的不准确，同时对热源的定位也不精确。0005 如在传感光缆敷设沿线上有一测量区域，其周围的温度为20，在其附近有一50的热源，若利用分布式光纤温度传感系统测量该区域的温度，得到此区域的温度可能为

6、25。此时，系统能够检测到该测量区域内的温度发生了变化，但测得的温度与实际温度相差较大，使得实际测量的温度不准确。同时，测量的结果25反映的是整个测量区域的温度情况，对热源的精确定位无法做到。0006 可以看出，分布式光纤温度传感系统只能检测到监测区域内温度的异常状况，但却不能真实反映该区域温度的异常程度。同时，若要对某一区域进行重点监测，得到的却是该区域温度平均的效果，不能反映该区域温度的真实情况。0007 因此，对于受热区域较小，且需要精确测温的场合，现有的分布式光纤温度传感系统的应用存在较大限制。0008 另外，在实际应用过程中，分布式光纤温度传感系统要求能尽快响应外界温度，以便及时发现

7、火情或者温度异常情况。而现有分布式光纤温度传感系统的外接传感光缆，为满足一定的抗拉和抗压性能，做了铠装或厚被覆处理，受光缆本身导热性能的限制，传感光缆对外界温度异常的响应有一定滞后。发明内容0009 为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种具有点式精确测温功能、又具有连续分布式监测功能的快速响应光纤温度传感装置。0010 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：0011 一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置，包括主机和传感光缆，其特点是：所述传感装置还包括至少一个传感单元，每个传感单元包括传感光纤。说 明 书CN 101995307 ACN 101995312 A 2/4页400

8、12 作为优选，所述传感光纤的长度大于所述装置的空间分辨率。0013 作为优选，所述传感光纤设置在容器内或固定在支架上。0014 进一步，所述容器内部填充导热介质。0015 作为优选，所述传感光纤是裸纤或紧套纤或松套纤。0016 作为优选，所述传感光缆与传感单元之间采用熔接或活动接头的方式连接。0017 进一步，所述传感光缆通过适配器与传感单元连接。0018 作为优选，所述传感单元接触热源。0019 本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：0020 1、实现对短受热区域的精确测温。0021 由于传感单元内包含一段长度大于系统空间分辨率的传感光纤，传感单元感受外界温度响应后将热量传递给内部的传感

9、光纤，能实现对短受热区域的精确温度测量。0022 2、实现分布式温度监测。0023 传感单元之外的传感光缆本身也是传感器，能实现分布式温度监测，不漏点，提高传感装置的可靠性。0024 3、实现对受热区域的快速响应。0025 传感单元内部填充导热性能良好的导热介质，使得传感光纤更快响应外界温度变化，提高响应时间。0026 4、抗拉力和抗冲击性能好。0027 由于将传感光纤盘绕在金属盒内部，减轻了传感光纤承受的冲力或压力；同时，传感单元外部的传感光纤承受的拉力不会直接作用在传感光纤上，使传感光纤不易断裂，能够保证对监测区域温度的连续测量。附图说明0028 图1为本发明的结构示意图；0029 图2为

10、实施例1中传感单元的结构示意图；0030 图3为实施例2中传感单元的结构示意图；0031 图4为实施例3中传感单元的结构示意图；0032 图5为实施例4中传感单元的结构示意图。具体实施方式0033 实施例1：0034 请参阅图1、图2，一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置，包括主机、传感光缆10和至少两个传感单元。0035 所述传感单元包括金属盒31和传感光纤41，传感光纤41的长度大于传感装置所标称的空间分辨率，采用盘绕的方式安装于金属盒31内。所述传感单元设置在重点监测点，如高压开关柜内，使用传感光缆连接所述传感单元，所述传感光缆10与传感单元之间采用熔接方式连接。0036 金属盒

11、31采用导热性好的金属材料制成，如不锈钢、铝、钛合金等，只要是该金属具有一定的刚性，且能使金属盒具有一定的抗压性能即可。本实施例选用不锈钢。说 明 书CN 101995307 ACN 101995312 A 3/4页50037 由于金属盒31采用导热性好的不锈钢制作，能够将外部温度信息快速传至内部传感光纤41，使系统及时响应外部温度的变化，缩短了光纤温度传感系统的温度响应时间。同时当有外界冲力或压力作用在传感单元时，由于不锈钢材料具有一定的刚性，能够及时保护内部的传感光纤41，免受损坏。0038 国标规定分布式光纤温度传感系统的系统空间分辨率要小于等于3米，则能够实现点式精确测温，传感单元内部

12、的传感光纤的长度要大于3米。本实施例传感光纤的长度至少为5米。0039 由于传感单元内包含一段长度大于系统空间分辨率的传感光纤，传感单元感受外界温度响应后将热量传递给内部的传感光纤，由于受热光纤长度大于空间分辨率，能实现对短受热区域的精确温度测量。0040 传感单元之外的传感光缆10本身也是传感器，能实现分布式温度监测，不漏点，提高传感装置的可靠性。0041 还可以使传感单元贴着热源，从而定位传感器的位置。0042 实施例2：0043 一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置，与实施例1不同的是：0044 请参阅图3，在金属盒31的内部填充导热介质51。导热介质可以为硅脂或硅油等能够传到热

13、的材料即可。本实施例选用硅脂。0045 金属盒31感知的外界温度通过硅脂快速传给盘绕在金属盒31内部的传感光纤41，进一步提高传感光纤41的热响应效率。0046 实施例3：0047 一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置，与实施例1不同的是：0048 1、请参阅图4，传感光纤42采用盘绕的方式安装于金属盒32内；传感光纤42的两端安装有光纤接头8和光纤接头9；适配器6和适配器7安装在金属盒32的外壁上；传感光纤42通过光纤接头8和光纤接头9分别固定在适配器6和适配器7上。传感单元两边的传感光缆10的两端也分别设置有光纤接头，并与适配器6和适配器7相连接。0049 传感光纤42和传感光缆1

14、0的两端分别设置有光纤接头，并通过适配器相连接，这种采用活动接头连接的方式可以减少现场熔接次数，施工更方便、快速，而且很容易实现传感单元的更换，后期维护简单；同时，当外界有拉力作用在传感光缆10上时，传感光缆10一端的光纤接头承受张力，若拉力过大，导致传感光缆断裂，可以将断裂部分剪断，接上光纤接头继续使用，而不会影响到传感单元金属盒内的传感光纤42，能够保证对监测区域温度的连续测量。0050 2、金属盒32的内部填充导热介质52，如导热膏。0051 3、所述金属盒32采用导热性能良好的钛合金制作。0052 由于金属盒32采用导热性好的钛合金制作，能够将外部温度信息快速传至内部传感光纤42，使系

15、统及时响应外部温度的变化，缩短了光纤温度传感系统的温度响应时间。同时当有外界冲力或压力作用在传感单元时，由于钛合金材料具有一定的刚性，能够及时保护内部的传感光纤42，免受损坏。0053 4、传感光纤42的长度大于的系统的空间分辨率，长度选为4米。0054 由于传感单元内包含一段长度大于系统空间分辨率的传感光纤，传感单元感受外说 明 书CN 101995307 ACN 101995312 A 4/4页6界温度响应后将热量传递给内部的传感光纤，由于受热光纤长度大于空间分辨率，能实现对短受热区域的精确温度测量。0055 传感单元之外的传感光缆10本身也是传感器，能实现分布式温度监测，不漏点，提高传感

16、装置的可靠性。0056 实施例4：0057 如图5所示，一种具有点式精确测温的分布式光纤温度传感装置，与实施例3不同的是：0058 1、每个传感单元的传感光纤固定在支架62上，使得传感光纤与空气直接接触，直接感知外界的温度，提高了测量的精度，也降低了测量时间。0059 2、采用了支架，也就不再使用导热膏等导热介质。0060 上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：通过设置内部包含有长度大于系统空间分辨率的传感光纤的传感单元，实现对重点监测区域的点式精确测温。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。说 明 书CN 101995307 ACN 101995312 A 1/2页7图1图2图3说 明 书 附 图CN 101995307 ACN 101995312 A 2/2页8图4图5说 明 书 附 图CN 101995307 A