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】
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 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。
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。
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。
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 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。
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。
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。
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
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。
为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ：
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。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。
作为优选， 所述传感光纤设置在容器内或固定在支架上。
进一步， 所述容器内部填充导热介质。
作为优选， 所述传感光纤是裸纤或紧套纤或松套纤。
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。
进一步， 所述传感光缆通过适配器与传感单元连接。
作为优选， 所述传感单元接触热源。
本发明与现有技术相比， 具有以下有益效果 ：
1、 实现对短受热区域的精确测温。
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， 能实现对短受热区域的精确温度测量。
2、 实现分布式温度监测。
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。
3、 实现对受热区域的快速响应。 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。
4、 抗拉力和抗冲击性能好。
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
图 1 为本发明的结构示意图 ；
图 2 为实施例 1 中传感单元的结构示意图 ；
图 3 为实施例 2 中传感单元的结构示意图 ；
图 4 为实施例 3 中传感单元的结构示意图 ；
图 5 为实施例 4 中传感单元的结构示意图。 具体实施方式
实施例 1 ：
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。
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。
金属盒 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。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。
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。
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。
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。
还可以使传感单元贴着热源， 从而定位传感器的位置。
实施例 2 ：
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 ：
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 能够传到热的材料即可。本实施例选用硅脂。
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。
实施例 3 ：
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 ：
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。
传感光纤 42 和传感光缆 10 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。
2、 金属盒 32 的内部填充导热介质 52， 如导热膏。
3、 所述金属盒 32 采用导热性能良好的钛合金制作。
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。
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。
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。
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。
实施例 4 ：
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 ：
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。
2、 采用了支架， 也就不再使用导热膏等导热介质。
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。