一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置及演示方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置及演示方法；包括光纖形變管，所述光纖形變管的兩端各與一個(gè)演示裝置固定端連接，演示裝置固定端固定在可折疊三腳架上，所述光纖形變管上設(shè)有砝碼掛鉤承重盤(pán)，砝碼掛鉤承重盤(pán)與砝碼連接；所述光纖形變管內(nèi)壁鋪設(shè)有加熱電阻絲及溫度傳感器，加熱電阻絲和溫度傳感器都與演示溫度控制器連接，所述光纖形變管內(nèi)表面的還設(shè)有上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽。本發(fā)明專利技術(shù)既方便施加形變，也可以同時(shí)加熱的光纖形變管實(shí)現(xiàn)了分布式光纖傳感中應(yīng)變與溫度的復(fù)合產(chǎn)生，克服了傳統(tǒng)演示裝置只能單獨(dú)演示應(yīng)變變化或溫度變化的缺陷，可以直觀的演示BOTDR/ROTDR等分布式傳感器對(duì)應(yīng)變、溫度的感知特征。

Portable distributed optical fiber temperature strain composite demonstration device and demonstration method

The invention discloses a portable distributed optical fiber temperature and strain of composite device and method for demonstrating; including fiber deformation tube, the two ends of the fiber tube deformation are respectively connected with the fixed end of a display device, the fixed end is fixed on the demonstration device of folding three tripod, the optical fiber deformation of pipe is provided with a weight hook bearing plate Farmar, linked to the bearing plate is connected with a counterweight; fiber deformation the pipe inner wall is lined with a heating resistance wire and a temperature sensor, a heating resistance wire and the temperature sensor are connected with the demonstration of temperature controller, the fiber deformation of the inner surface of a tube is also provided with a fiber laying groove and fiber laying groove. The invention is convenient to apply deformation, but also can realize the fiber deformation heating tube composite producing strain and temperature in the distributed optical fiber sensing, overcomes the defect of traditional demonstration device can only separate demonstration strain or temperature changes, can be perceived feature BOTDR/ROTDR distributed sensor visual strain and temperature.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置及演示方法
本專利技術(shù)涉及一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置及演示方法。
技術(shù)介紹
在光纖傳感系統(tǒng)中，分布式光纖應(yīng)變測(cè)試儀(簡(jiǎn)稱BOTDR)、分布式光纖測(cè)溫裝置(簡(jiǎn)稱ROTDR)是最重要、市場(chǎng)前景最廣闊的兩類分布式光纖傳感器。BOTDR測(cè)試光纖的應(yīng)變分布狀態(tài)，可用于大壩、高鐵、電力、高大建筑、隧道、油氣管道的健康監(jiān)測(cè)及滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大。而ROTDR測(cè)試光纖的溫度分布狀態(tài)，可廣泛應(yīng)用于各類建筑、巖土工程、儲(chǔ)油庫(kù)、儲(chǔ)氣庫(kù)、油氣管道的防火、溫度預(yù)警等領(lǐng)域，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｔ谄涫褂眠^(guò)程中，由于測(cè)試原理限制，BOTDR的測(cè)試結(jié)果既受光纖應(yīng)變影響也受光纖溫度影響，而ROTDR的測(cè)試結(jié)果只受溫度影響不受應(yīng)變影響，由于自發(fā)布里淵散射信號(hào)和自發(fā)拉曼散射信號(hào)都非常微弱，目前BOTDR及ROTDR產(chǎn)品的空間分辨率指標(biāo)都≥1m，要求演示裝置必須能對(duì)超過(guò)1m長(zhǎng)度的光纖施加形變或溫度變化，才能令儀器準(zhǔn)確的測(cè)試出演示現(xiàn)象。傳統(tǒng)的演示方案中，BOTDR使用的演示裝置都只將應(yīng)變作為變化量，通過(guò)拉伸、彎曲變形等方式令光纖產(chǎn)生應(yīng)變，忽略了環(huán)境溫度變化的影響，導(dǎo)致無(wú)法演示溫度補(bǔ)償對(duì)BOTDR測(cè)試結(jié)果的影響，而且也導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果容易受到環(huán)境溫度的變化而影響演示效果；而ROTDR的演示裝置則都使用溫度作為變化量，僅僅演示ROTDR測(cè)試結(jié)果隨溫度的變化，無(wú)法演示ROTDR對(duì)應(yīng)變變化的不敏感，限制了BOTDR和ROTDR在應(yīng)變與溫度復(fù)合測(cè)試情況下的特性展示，影響了分布式光纖傳感設(shè)備的推廣及應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置及演示方法，實(shí)現(xiàn)了分布式光纖應(yīng)變及溫度的復(fù)合產(chǎn)生及演示。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，包括光纖形變管，所述光纖形變管的兩端各與一個(gè)演示裝置固定端連接，所述演示裝置固定端固定在可折疊三腳架上，所述光纖形變管上設(shè)有砝碼掛鉤承重盤(pán)，砝碼掛鉤承重盤(pán)與砝碼連接；所述光纖形變管內(nèi)壁涂有耐高溫絕緣涂料，并鋪設(shè)有加熱電阻絲及溫度傳感器，加熱電阻絲和溫度傳感器都與演示溫度控制器連接，所述光纖形變管的外表面還設(shè)有上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽。所述上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)鋪設(shè)并粘貼演示光纖受擠壓形變而產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變時(shí)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)鋪設(shè)并粘貼演示光纖受拉伸應(yīng)變而產(chǎn)生正應(yīng)變時(shí)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜。所述演示裝置固定端包括成圓柱形的固定端外殼，固定端外殼的一端與光纖形變管通過(guò)固定螺孔連接，另一端連接固定端保護(hù)蓋。所述固定端保護(hù)蓋上設(shè)有四個(gè)法蘭盤(pán)，還設(shè)有與加熱電阻絲及溫度傳感器連接的電氣接口。所述固定端外殼上設(shè)有固定保護(hù)蓋的螺紋孔和與可折疊三腳架連接的螺紋孔。所述光纖形變管為金屬空心管，光纖形變管長(zhǎng)度應(yīng)在1m～1.6m之間，便于攜帶或郵寄，直徑大于2cm。采用所述的一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置的演示方法，包括：步驟101：將兩條兩端光接口為FC接口的應(yīng)變傳感光纜或光纖分別拉緊粘貼固定到上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)；步驟102：將兩條與步驟101中應(yīng)變傳感光纜或光纖的長(zhǎng)度同樣的、兩端光接口也為FC接口的溫度傳感光纜分別粘貼固定到空余的上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)；步驟103；將上光纖鋪設(shè)槽中的應(yīng)變傳感光纖光纜或光纖以及溫度傳感光纜的一端光接口接入演示裝置固定端中；步驟104；將下光纖鋪設(shè)槽中的應(yīng)變傳感光纖光纜或光纖以及溫度傳感光纜的一端光接口也接入演示裝置固定端中；步驟105：將光纖形變管內(nèi)加熱電阻絲和溫度傳感器的電線焊接到演示裝置固定端上；步驟106：將光纖形變管固定在演示裝置固定端上；步驟107：將演示裝置固定端固定在可折疊三腳架上進(jìn)行演示溫度不變，應(yīng)變變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征；溫度變化，應(yīng)變不變時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征；溫度與應(yīng)變同時(shí)變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征。初次使用前需要進(jìn)行以上的步驟。在所述步驟107中進(jìn)行演示前，還包括以下步驟：步驟701，打開(kāi)兩個(gè)可折疊三腳架，利用兩個(gè)可折疊三腳架將兩端的演示裝置固定端及光纖形變管支持起來(lái)，并保持光纖形變管水平；步驟702：通過(guò)光纖跳線或轉(zhuǎn)接光纖分別將上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜接入與BOTDR連接的光開(kāi)關(guān)中；步驟703：將溫度控制器與加熱電阻絲及溫度傳感器連接。使用BOTDR演示溫度不變，應(yīng)變變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征的具體方法為，步驟A201：通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，得到上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SUT0、溫度數(shù)據(jù)TUT0，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SDT0、溫度數(shù)據(jù)TDT0；步驟A202：在砝碼掛鉤承重盤(pán)上增加砝碼，砝碼重量W0，通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，得到上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SUW0T0、溫度數(shù)據(jù)TUW0T0，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SDW0T0、溫度數(shù)據(jù)TDW0T0；步驟A203：比較數(shù)據(jù)SUT0、SUW0T0，TUT0、TUW0T0，SDT0、SDW0T0，TDT0、TDW0T0，演示溫度不變，應(yīng)變變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征。使用BOTDR演示溫度變化，應(yīng)變不變時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征的具體方法為：步驟A301：通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，得到上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SUW0T0、溫度數(shù)據(jù)TUW0T0，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SDW0T0、溫度數(shù)據(jù)TDW0T0；步驟A302；利用演示溫度控制器設(shè)置演示裝置溫度為T(mén)1，等待溫度控制器提示溫度穩(wěn)定后，通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，得上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜T1溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SUW0T1、溫度數(shù)據(jù)TUW0T1，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜T1溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SDW0T1、溫度數(shù)據(jù)TDW0T1；步驟A303：比較數(shù)據(jù)SUW0T0、SUW0T1，TUW0T0、TUW0T1，SDW0T0、SDW0T1，TDW0T0、TDW0T1，演示溫度變化，應(yīng)變不變時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征；使用BOTDR演示溫度與應(yīng)變同時(shí)變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征的具體方法為：步驟A401：通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，得到上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SUW0T0、溫度數(shù)據(jù)TUW0T0，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SDW0T0、溫度數(shù)據(jù)TDW0T0；步驟A402：改變砝碼掛鉤承重盤(pán)上砝碼重量，砝碼重量W1，利用演示溫度控制器設(shè)置演示裝置溫度為T(mén)1，等待溫度控制器提示溫度穩(wěn)定后，通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，其特征是，包括光纖形變管，所述光纖形變管的兩端各與一個(gè)演示裝置固定端連接，所述演示裝置固定端固定在可折疊三腳架上，所述光纖形變管上設(shè)有砝碼掛鉤承重盤(pán)，砝碼掛鉤承重盤(pán)與砝碼連接；所述光纖形變管內(nèi)壁涂有耐高溫絕緣涂料，并鋪設(shè)有加熱電阻絲及溫度傳感器，加熱電阻絲和溫度傳感器都與演示溫度控制器連接，所述光纖形變管的外表面還設(shè)有上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，其特征是，包括光纖形變管，所述光纖形變管的兩端各與一個(gè)演示裝置固定端連接，所述演示裝置固定端固定在可折疊三腳架上，所述光纖形變管上設(shè)有砝碼掛鉤承重盤(pán)，砝碼掛鉤承重盤(pán)與砝碼連接；所述光纖形變管內(nèi)壁涂有耐高溫絕緣涂料，并鋪設(shè)有加熱電阻絲及溫度傳感器，加熱電阻絲和溫度傳感器都與演示溫度控制器連接，所述光纖形變管的外表面還設(shè)有上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽。2.如權(quán)利要求1所述一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，其特征是，所述上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)鋪設(shè)并粘貼演示光纖受擠壓形變而產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變時(shí)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)鋪設(shè)并粘貼演示光纖受拉伸應(yīng)變而產(chǎn)生正應(yīng)變時(shí)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜。3.如權(quán)利要求1所述一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，其特征是，所述演示裝置固定端包括成圓柱形的固定端外殼，固定端外殼的一端與光纖形變管通過(guò)固定螺孔連接，另一端連接固定端保護(hù)蓋。4.如權(quán)利要求3所述一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，其特征是，所述固定端保護(hù)蓋上設(shè)有四個(gè)法蘭盤(pán)，還設(shè)有與加熱電阻絲及溫度傳感器連接的電氣接口。5.如權(quán)利要求3-4任意一項(xiàng)所述一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，其特征是，所述固定端外殼上設(shè)有固定保護(hù)蓋的螺紋孔和與可折疊三腳架連接的螺紋孔。6.如權(quán)利要求1所述一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置，其特征是，所述光纖形變管為金屬空心管，光纖形變管長(zhǎng)度應(yīng)在1m～1.6m之間，直徑大于2cm。7.采用權(quán)利要求1所述的一種便攜式分布式光纖溫度應(yīng)變復(fù)合演示裝置的演示方法，其特征是，包括：步驟101：將兩條兩端光接口為FC接口的應(yīng)變傳感光纜或光纖分別拉緊粘貼固定到上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)；步驟102：將兩條與步驟101中應(yīng)變傳感光纜或光纖的長(zhǎng)度同樣的、兩端光接口也為FC接口的溫度傳感光纜分別粘貼固定到空余的上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)；步驟103；將上光纖鋪設(shè)槽中的應(yīng)變傳感光纖光纜或光纖以及溫度傳感光纜的一端光接口接入演示裝置固定端中；步驟104；將下光纖鋪設(shè)槽中的應(yīng)變傳感光纖光纜或光纖以及溫度傳感光纜的一端光接口也接入演示裝置固定端中；步驟105：將光纖形變管內(nèi)加熱電阻絲和溫度傳感器的電線焊接到演示裝置固定端上；步驟106：將光纖形變管固定在演示裝置固定端上；步驟107：將演示裝置固定端固定在可折疊三腳架上進(jìn)行演示溫度不變，應(yīng)變變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征；溫度變化，應(yīng)變不變時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征；溫度與應(yīng)變同時(shí)變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征。8.如權(quán)利要求7所述的演示方法，其特征是，在所述步驟107中進(jìn)行演示前，還包括以下步驟：步驟701，打開(kāi)兩個(gè)可折疊三腳架，利用兩個(gè)可折疊三腳架將兩端的演示裝置固定端及光纖形變管支持起來(lái)，并保持光纖形變管水平；步驟702：通過(guò)光纖跳線或轉(zhuǎn)接光纖分別將上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜接入與BOTDR連接的光開(kāi)關(guān)中；步驟703：將溫度控制器與加熱電阻絲及溫度傳感器連接。9.如權(quán)利要求8所述的演示方法，其特征是，使用BOTDR演示溫度不變，應(yīng)變變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征的具體方法為，步驟A201：通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，得到上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SUT0、溫度數(shù)據(jù)TUT0，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SDT0、溫度數(shù)據(jù)TDT0；步驟A202：在砝碼掛鉤承重盤(pán)上增加砝碼，砝碼重量W0，通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，得到上光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SUW0T0、溫度數(shù)據(jù)TUW0T0，下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜常溫T0溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)SDW0T0、溫度數(shù)據(jù)TDW0T0；步驟A203：比較數(shù)據(jù)SUT0、SUW0T0，TUT0、TUW0T0，SDT0、SDW0T0，TDT0、TDW0T0，演示溫度不變，應(yīng)變變化時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征。10.如權(quán)利要求8所述的演示方法，其特征是，使用BOTDR演示溫度變化，應(yīng)變不變時(shí)數(shù)據(jù)的變化特征的具體方法為：步驟A301：通過(guò)BOTDR對(duì)上光纖鋪設(shè)槽和下光纖鋪設(shè)槽內(nèi)的應(yīng)變光纖或光纜以及溫度光纜進(jìn)行...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁明，李立功，孫福德，孫桂清，閆繼送，韓順利，吳寅初，于文林，楊鵬，郭洪龍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東,37