一種用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程監(jiān)測(cè)、傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的光纜。
【背景技術(shù)】
[0002]因施工時(shí)對(duì)環(huán)境影響小的特點(diǎn)，盾構(gòu)隧道成為地鐵、過江/過海等交通隧道的主要形式。但是，盾構(gòu)隧道襯砌由預(yù)制的鋼筋混凝土管片通過高強(qiáng)螺栓拼接而成，管片之間存在著接縫。一般隧道埋置在地下水位以下，易產(chǎn)生水滲漏。滲漏本身不可怕，主要易導(dǎo)致連接螺栓銹蝕，使結(jié)構(gòu)性能退化。對(duì)于輸水、輸油的管道，也易在運(yùn)輸線路上產(chǎn)生滲漏，導(dǎo)致水、油的浪費(fèi)，還會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。因此，對(duì)上述隧道、管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行全線滲漏監(jiān)測(cè)顯得非常重要。但是，由于這兩類結(jié)構(gòu)一般布設(shè)距離較長(zhǎng)，通?？蛇_(dá)到幾十公里或上千公里，目前既有的技術(shù)還無法有效對(duì)全線實(shí)施滲漏監(jiān)測(cè)。
[0003]在光纖傳感領(lǐng)域，OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)被廣泛應(yīng)用于光纜線路的維護(hù)、施工之中，進(jìn)行光纖長(zhǎng)度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測(cè)量。OTDR測(cè)量的基本原理是分析光纖中后向散射光或前向散射光的方法測(cè)量因散射、吸收等原因產(chǎn)生的光纖傳輸損耗和各種結(jié)構(gòu)缺陷引起的結(jié)構(gòu)性損耗。當(dāng)光纖某一點(diǎn)受溫度或應(yīng)力作用時(shí)，該點(diǎn)的散射特性將發(fā)生變化，因此可通過顯示損耗與光纖長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系來檢測(cè)外界信號(hào)分布于傳感光纖上的擾動(dòng)信息。目前，OTDR可測(cè)量的最大距離達(dá)到400km，適用于長(zhǎng)距離結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，OTDR設(shè)備的價(jià)格在市場(chǎng)上亦具有競(jìng)爭(zhēng)力，絕大部分產(chǎn)品低于10萬
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[0004]基于OTDR技術(shù)，本發(fā)明將結(jié)構(gòu)的滲漏轉(zhuǎn)換成對(duì)光纖傳光損耗的檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)，同時(shí)可溫度自補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，該傳感光纜包括滲漏監(jiān)測(cè)光纜，所述滲漏監(jiān)測(cè)光纜內(nèi)設(shè)有滲漏傳感光纖和補(bǔ)償傳感光纖，所述滲漏傳感光纖直接設(shè)置在滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料中，并且所述滲漏傳感光纖與滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料之間設(shè)有初始間隙，用以減少初始光損，所述補(bǔ)償傳感光纖設(shè)置在一硬質(zhì)管內(nèi)，所述硬質(zhì)管被包裹于滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料中，在內(nèi)置所述滲漏傳感光纖和補(bǔ)償傳感光纖的滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料的外側(cè)頂面和兩側(cè)面上包裹有約束材料。
[0007]進(jìn)一步的，所述硬質(zhì)管內(nèi)徑大于補(bǔ)償傳感光纖外徑，用以在硬質(zhì)管與補(bǔ)償傳感光纖之間形成間隙減少初始光損。
[0008]進(jìn)一步的，所述滲漏傳感光纖通過感應(yīng)滲漏產(chǎn)生的變形和受力產(chǎn)生的變形產(chǎn)生光損，所述補(bǔ)償傳感光纖僅通過感應(yīng)除滲漏以外因素產(chǎn)生的變形產(chǎn)生光損，所述滲漏傳感光纖與補(bǔ)償傳感光纖產(chǎn)生的光損構(gòu)成對(duì)比感應(yīng)，用以判斷是否發(fā)生滲漏。
[0009]進(jìn)一步的，所述滲漏傳感光纖通過滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料吸收滲漏介質(zhì)，體積變大，擠壓滲漏傳感光纖，從而使?jié)B漏傳感光纖產(chǎn)生光損。
[0010]進(jìn)一步的，所述滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料吸收滲漏介質(zhì)后的體積變化率不小于2倍。
[0011]進(jìn)一步的，所述滲漏傳感光纖采用光時(shí)域反射來監(jiān)測(cè)光損的分布及識(shí)別滲漏。
[0012]優(yōu)選的，所述滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料的剛度小于硬質(zhì)管和約束材料，并且所述滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料比硬質(zhì)管和約束材料的彈性模量相差20倍及以上，用以保證滲漏引起的變形有效傳遞至滲漏傳感光纖，而不傳遞至補(bǔ)償傳感光纖。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明中采用滲漏傳感光纖變形產(chǎn)生光損分布來檢測(cè)滲漏，并通過補(bǔ)償傳感光纖來進(jìn)行對(duì)比感應(yīng)，解決了長(zhǎng)距離隧道/管道難以準(zhǔn)確、及時(shí)、全面監(jiān)測(cè)隨機(jī)滲漏的困境，具有較強(qiáng)的適用性及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；
2、本發(fā)明中通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將滲漏轉(zhuǎn)化為材料的變形，開拓了滲漏監(jiān)測(cè)的種類，為保障工程結(jié)構(gòu)有效、安全運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)支持；
3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏的低成本在線監(jiān)測(cè)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，為保障國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施安全和財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生有益效果。
[0014]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明的傳感光纜結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的傳感光纜在管道中布設(shè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的傳感光纜在隧道中布設(shè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中標(biāo)號(hào)說明:1、滲漏傳感光纖，2、補(bǔ)償傳感光纖，3、硬質(zhì)管，4、滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料，5、約束材料，6、滲漏監(jiān)測(cè)光纜，7、管道，8、隧道。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)實(shí)施過程: 一種用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，如圖1所示，將滲漏傳感光纖I直接布置在滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4中，且兩者之間存在一定的初始間隙，減少光纜的初始光損；而補(bǔ)償傳感光纖2則先布置在硬質(zhì)管3中，再與滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4包裹在一起，其中硬質(zhì)管3的內(nèi)徑大于其他補(bǔ)償傳感光纖2的外徑，減少光纜的初始光損；然后，在滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4的外部包裹約束材料5，其中，約束材料5的剛度遠(yuǎn)大于滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4的剛度，且保證滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4與監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的有充分的接觸面積，這樣，滲漏介質(zhì)可被滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4充分吸收，材料體積變大，在本實(shí)施例中，滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4可選用吸水/油膨脹樹脂和橡膠，約束材料5應(yīng)具有較好的耐環(huán)境腐蝕和足夠的剛度、強(qiáng)度，可選用不銹鋼、纖維復(fù)合材料或高分子材料；由于約束材料5和監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的剛度大，變形只能向內(nèi)發(fā)展，從而擠壓滲漏傳感光纖1，使其在滲漏處光損顯著增大，通過OTDR技術(shù)可直接檢測(cè)出滲漏位置；變形后的滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4也會(huì)擠壓硬質(zhì)管3，但由于硬質(zhì)管3具有足夠的剛度，阻止擠壓變形傳遞到內(nèi)部的補(bǔ)償傳感光纖2上，從而使得補(bǔ)償傳感光纖2對(duì)滲漏不敏感；在實(shí)踐中，還會(huì)存在結(jié)構(gòu)局部變形，如盾構(gòu)管片間的大錯(cuò)臺(tái)變形、輸水管道的彎折等，這些變形大到一定程度會(huì)影響傳感光纖的光傳輸性能，導(dǎo)致兩類光纖(滲漏傳感光纖I和補(bǔ)償傳感光纖2)同時(shí)產(chǎn)生局部光損，利用本發(fā)明結(jié)構(gòu)，通過比較兩類光纖在相同位置的光損，可提高滲漏監(jiān)測(cè)的可信度。
[0018]如圖2所示，為本發(fā)明的滲漏監(jiān)測(cè)光纜6在管道7中的應(yīng)用示例，可將滲漏監(jiān)測(cè)光纜6安裝在管道7的外部。
[0019]如圖3所示，為本發(fā)明的滲漏監(jiān)測(cè)光纜6在隧道8中的應(yīng)用示例，可將滲漏監(jiān)測(cè)光纜6安裝在隧道8的內(nèi)部，在安裝時(shí)，除滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料4的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的直接接觸面，滲漏監(jiān)測(cè)光纜6的其他位置需要做防滲措施，以保監(jiān)測(cè)目標(biāo)以外的介質(zhì)不影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的評(píng)定。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，其特征在于，該傳感光纜包括滲漏監(jiān)測(cè)光纜(6 )，所述滲漏監(jiān)測(cè)光纜(6 )內(nèi)設(shè)有滲漏傳感光纖(I)和補(bǔ)償傳感光纖(2 )，所述滲漏傳感光纖(I)直接設(shè)置在滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4)中，并且所述滲漏傳感光纖(I)與滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4 )之間設(shè)有初始間隙，用以減少初始光損，所述補(bǔ)償傳感光纖(2 )設(shè)置在一硬質(zhì)管(3)內(nèi)，所述硬質(zhì)管(3)被包裹于滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4)中，在內(nèi)置所述滲漏傳感光纖(I)和補(bǔ)償傳感光纖(2)的滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4)的外側(cè)頂面和兩側(cè)面上包裹有約束材料(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，其特征在于，所述硬質(zhì)管(3)內(nèi)徑大于補(bǔ)償傳感光纖(2)外徑，用以在硬質(zhì)管(3)與補(bǔ)償傳感光纖(2)之間形成間隙減少初始光損。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，其特征在于，所述滲漏傳感光纖(I)同時(shí)感應(yīng)滲漏及滲漏以外因素所形成的光損，所述補(bǔ)償傳感光纖(2)僅通過感應(yīng)除滲漏以外因素產(chǎn)生的光損，所述滲漏傳感光纖(I)與補(bǔ)償傳感光纖(2)感應(yīng)的光損構(gòu)成對(duì)比感應(yīng)，用以判斷是否發(fā)生滲漏。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，其特征在于，所述滲漏傳感光纖(I)通過滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4)吸收滲漏介質(zhì)，體積變大，擠壓滲漏傳感光纖(I )，從而使?jié)B漏傳感光纖(I)產(chǎn)生光損。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，其特征在于，所述滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4)吸收滲漏介質(zhì)后的體積變化率不小于2倍。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，其特征在于，所述滲漏傳感光纖(I)和補(bǔ)償傳感光纖(2)均采用光時(shí)域反射來監(jiān)測(cè)光損沿光纖的分布。7.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，其特征在于，所述滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4)的剛度小于硬質(zhì)管(3)和約束材料(5)，并且所述滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料(4)比硬質(zhì)管(3)和約束材料(5)的彈性模量相差20倍及以上，用以保證滲漏引起的變形有效傳遞至滲漏傳感光纖(1)，而不傳遞至補(bǔ)償傳感光纖(2)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏監(jiān)測(cè)的傳感光纜，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得滲漏轉(zhuǎn)化為光纖的光損，再利用光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)監(jiān)測(cè)光纖沿線的光損分布，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離結(jié)構(gòu)的隨機(jī)滲漏監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的傳感光纜包括滲漏-變形轉(zhuǎn)換材料、約束材料和傳感光纖，并在光纜中布置兩類傳感光纖，減少除滲漏因素外其他因素導(dǎo)致的光損，提升監(jiān)測(cè)可信度。本發(fā)明傳感結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，OTDR技術(shù)成熟，成本低，監(jiān)測(cè)距離大，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離隧道/管道滲漏的低成本、高精度在線監(jiān)測(cè)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，對(duì)保障國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施安全和保護(hù)國(guó)家資源產(chǎn)生有益效果。
【IPC分類】G02B6/44, G01M3/04
【公開號(hào)】CN105022131
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510472980
【發(fā)明人】唐永圣
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日