[实用新型]一种骨架式光纤光栅感温光缆

说明书

一种骨架式光纤光栅感温光缆，包括中心加强件，中心加强件外包覆有带凹槽的骨架，所述凹槽为多个，凹槽内设有特种光纤光栅阵列，所述骨架外包覆有包带层，所述包带层最外层包覆有外包层。所述特种光纤光栅阵列上刻有若干全同或波分复用的光纤光栅阵列，阵列的涂覆层为改性的聚丙烯酸酯或透紫外涂覆层。本实用新型一种骨架式光纤光栅感温光缆，该光缆温度传感精度达到0.01℃，在0℃~80℃范围内，线性度良好，且光缆结构简单，易于批量生产。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅感温光缆，具体涉及一种骨架式光纤光栅感温光缆。

背景技术

随着光纤光栅串以及弱光栅阵列的普及，光纤光栅传感器应用于分布式测温场合越来越多。在诸多温度监测场合，要求温度传感器具有很高的精度和响应速度要求，同时能识别光栅的具体位置。光纤光栅温度传感器是一种无源传感装置，具有不产生自热、抗电磁干扰、高灵敏度、轻质柔性、多参量复合传感、大空间分布式测量等显著优点，在上述传感领域具有广泛的应用前景。但光纤光栅传感器对温度和应变都非常敏感，在应变作用下，其温度特性会呈现出明显的非线性。当光栅阵列成缆或弯曲时都会产生局部微应变，严重影响传感器的绝对精度。此外，光纤本身是一种多层的结构，纤芯为轻掺杂的SiO2，包层为SiO2，两者的热膨胀系数相近。为了提高光纤的机械性能，传统光纤多在直径125um包层上两次涂覆聚丙烯酸酯，形成直径250um光纤，由于两次涂覆的聚丙烯酸酯热膨胀系数与SiO2膨胀系数均不同，且聚丙烯酸酯在温度升高时会出现明显的玻璃化转变，影响光纤光栅传感器感温的线性度，进而影响测量精度。已有的大量研究往往只考虑温度和应变的交叉问题，很少关注涂覆层的影响，对光纤光栅阵列的封装也涉及也不多。中国专利“一种准分布式光纤光栅温度传感器的封装结构及方法”(专利号：ZL：201010185984.7)提出采用三次金属包覆的封装结构，制作工艺复杂，多层包覆后热膨胀系数不一致，极易导致温度传感的非线性。因此，传统的光纤光栅温度传感器一般测量精度只有0.5℃，线性度不佳，需要分段修正温度系数来改善测量精度，很难适用于高精度测量场合。与此同时，传统光纤光栅成缆时多采用非金属材料制作保护层，非金属材料的导热性能普遍较低，会降低光缆的响应速度，影响光缆的温度传感性能。

发明内容

针对现有光纤光栅感温光缆温度精度低、线性度不佳、响应度速度慢的问题。本实用新型提出了一种骨架式光纤光栅感温光缆，通过匹配设计光纤光栅阵列的涂覆层来改善传感器阵列的线性度，同时将光栅阵列分段固定在骨架槽内，消除了成缆时应力的交叉影响。该光缆温度传感精度达到0.01℃，在0℃～80℃范围内，线性度良好，且光缆结构简单，易于批量生产。在高精度、有快速响应要求的温度传感场合具有重要的应用价值。

本实用新型采取的技术方案为：

一种骨架式光纤光栅感温光缆，包括中心加强件，中心加强件外包覆有带凹槽的骨架，所述凹槽为多个，凹槽内设有特种光纤光栅阵列，所述骨架外包覆有包带层，所述包带层最外层包覆有外包层。

所述特种光纤光栅阵列上刻有若干全同或波分复用的光纤光栅，阵列的涂覆层为改性的聚丙烯酸酯或透紫外涂覆层。

所述特种光纤光栅阵列预留冗余后，用UV胶固定在凹槽底部，冗余量约为5％，冗余部分均匀分布，处于自由状态且不露出到凹槽外。

所述固定点采用UV胶粘接、紫外线固化，固定点直径小于1mm，且两点之间的间距为20mm。

所述骨架的凹槽中定点固化磁性胶。

所述包带层为铝带或钢带。

所述外包层为金属丝编制层。

本实用新型一种骨架式光纤光栅感温光缆，具有以下有益效果：

1)、温度精度高：