[发明专利]一种光纤温度传感器及其制备方法

说明书

本发明公开一种光纤温度传感器及其制备方法，包括：光纤、内护套以及外护套；所述内护套包裹于光纤上，所述内护套的材料为耐低温的热塑性弹性体或耐低温的热固性弹性体，使得所述内护套在低温下仍保持弹性，且所述内护套还用于消减外护套材料低温下收缩变形对光纤的影响；所述外护套包裹于内护套上，用于增强光纤温度传感器的机械强度。本发明提供的光纤温度传感器及其制备方法，使用耐低温硅胶作为光纤内护套，其导热性能良好、低温下保持弹性和柔软度，有效消减了外护套低温下收缩变形对光纤的影响；所述耐极低温紧套光纤温度传感器采用非金属封装，不会对超导电缆、超导磁体等装置产生电磁干扰、不影响装置绝缘性能。

技术领域

本发明涉及低温温度传感器领域，更具体地，涉及一种光纤温度传感器及其制备方法。

背景技术

基于拉曼散射的分布式光纤测温方法具有耐高压、抗电磁干扰、光纤尺寸小、可长距离连续测温等优点，因而被广泛应用于常规电力电缆、变压器和石油管道等的温度监测和火灾报警中。由于光纤裸芯纤细、易折断，纤芯外会附加特定封装以增加其强度以适用于实际工程项目中。

在超导电缆、超导磁体和超导磁悬浮列车等大型超导电力设备中，超导带材的一部分因为热扰动等干扰因素而发生失超，积累的焦耳热会导致带材温度上升使超导设备发生故障，因此，需要对带材沿线温度进行实时监控，以便及时发现带材故障并进行保护动作。而传统的温度传感器如热电阻等无法沿超导带材沿线多点布置、易受电磁干扰。因此，尺寸小、可长距离连续测温、不受电磁干扰的光纤温度传感器在大型超导电力设备温度测量方面优势明显且受到了越来越多的关注。

目前，光纤温度传感器测量超导带材沿线温度分布的应用研究仍处于实验阶段、未形成大规模地商业化应用。其原因在于超导带材的临界温度(保证其零电阻特性的上限温度)极低，一般在液氮温度(-196℃)以下。普通测温光纤的工作温度大多在-60℃以上，其封装材料多适用于火灾报警等高温环境中，耐低温性能差，在-196℃的极低温环境下光纤的封装材料容易收缩变形和脆化，其收缩变形会对光纤纤芯产生力的作用导致纤芯微弯损耗甚至断裂，即-196℃低温下光纤测温性能不稳定、不可靠。

因此，需要一种能耐极低温的光纤温度传感器解决上述问题、满足大型超导电力设备的测温需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有光纤温度传感器在极低温环境下光纤的封装材料容易收缩变形和脆化，其收缩变形会对光纤纤芯产生力的作用导致纤芯微弯损耗甚至断裂，使得低温下光纤测温性能不稳定、不可靠的技术问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种光纤温度传感器，包括：光纤、内护套以及外护套；

所述内护套包裹于光纤上，所述内护套的材料为耐低温的热塑性弹性体或耐低温的热固性弹性体，使得所述内护套在低温下仍保持弹性，且所述内护套还用于消减外护套材料低温下收缩变形对光纤的影响；

所述外护套包裹于内护套上，用于增强光纤温度传感器的机械强度。

可选地，所述光纤表层涂覆有耐低温材料。

可选地，所述光纤表层涂覆的耐低温材料是聚酰亚胺或丙烯酸酯。

可选地，所述热固性弹性体为耐低温硅胶，所述耐低温硅胶的特性需满足在温度为-196℃及其以下温度时，该耐低温硅胶仍具有弹性和粘合力。

可选地，所述耐低温硅胶为单组份室温硫化硅橡胶，该单组份室温硫化硅橡胶包含二氧化硅和末端含羟基的聚二甲基硅氧烷两种填料，该单组份室温硫化硅橡胶在-253℃温度下仍具有弹性和粘合力。

可选地，所述外护套为光纤塑料套管。

另一方面，本发明提供一种光纤温度传感器的制备方法，包括如下步骤：

对光纤进行预热；