一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置及演示方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置及演示方法；包括光纤形变管，所述光纤形变管的两端各与一个演示装置固定端连接，演示装置固定端固定在可折叠三脚架上，所述光纤形变管上设有砝码挂钩承重盘，砝码挂钩承重盘与砝码连接；所述光纤形变管内壁铺设有加热电阻丝及温度传感器，加热电阻丝和温度传感器都与演示温度控制器连接，所述光纤形变管内表面的还设有上光纤铺设槽和下光纤铺设槽。本发明专利技术既方便施加形变，也可以同时加热的光纤形变管实现了分布式光纤传感中应变与温度的复合产生，克服了传统演示装置只能单独演示应变变化或温度变化的缺陷，可以直观的演示BOTDR/ROTDR等分布式传感器对应变、温度的感知特征。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置及演示方法
本专利技术涉及一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置及演示方法。
技术介绍
在光纤传感系统中，分布式光纤应变测试仪(简称BOTDR)、分布式光纤测温装置(简称ROTDR)是最重要、市场前景最广阔的两类分布式光纤传感器。BOTDR测试光纤的应变分布状态，可用于大坝、高铁、电力、高大建筑、隧道、油气管道的健康监测及滑坡地质灾害预防等领域，应用前景广阔，市场潜力巨大。而ROTDR测试光纤的温度分布状态，可广泛应用于各类建筑、岩土工程、储油库、储气库、油气管道的防火、温度预警等领域，发展潜力巨大。在其使用过程中，由于测试原理限制，BOTDR的测试结果既受光纤应变影响也受光纤温度影响，而ROTDR的测试结果只受温度影响不受应变影响，由于自发布里渊散射信号和自发拉曼散射信号都非常微弱，目前BOTDR及ROTDR产品的空间分辨率指标都≥1m，要求演示装置必须能对超过1m长度的光纤施加形变或温度变化，才能令仪器准确的测试出演示现象。传统的演示方案中，BOTDR使用的演示装置都只将应变作为变化量，通过拉伸、弯曲变形等方式令光纤产生应变，忽略了环境温度变化的影响，导致无法演示温度补偿对BOTDR测试结果的影响，而且也导致测试结果容易受到环境温度的变化而影响演示效果；而ROTDR的演示装置则都使用温度作为变化量，仅仅演示ROTDR测试结果随温度的变化，无法演示ROTDR对应变变化的不敏感，限制了BOTDR和ROTDR在应变与温度复合测试情况下的特性展示，影响了分布式光纤传感设备的推广及应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置及演示方法，实现了分布式光纤应变及温度的复合产生及演示。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，包括光纤形变管，所述光纤形变管的两端各与一个演示装置固定端连接，所述演示装置固定端固定在可折叠三脚架上，所述光纤形变管上设有砝码挂钩承重盘，砝码挂钩承重盘与砝码连接；所述光纤形变管内壁涂有耐高温绝缘涂料，并铺设有加热电阻丝及温度传感器，加热电阻丝和温度传感器都与演示温度控制器连接，所述光纤形变管的外表面还设有上光纤铺设槽和下光纤铺设槽。所述上光纤铺设槽内铺设并粘贴演示光纤受挤压形变而产生负应变时的应变光纤或光缆以及温度光缆，下光纤铺设槽内铺设并粘贴演示光纤受拉伸应变而产生正应变时的应变光纤或光缆以及温度光缆。所述演示装置固定端包括成圆柱形的固定端外壳，固定端外壳的一端与光纤形变管通过固定螺孔连接，另一端连接固定端保护盖。所述固定端保护盖上设有四个法兰盘，还设有与加热电阻丝及温度传感器连接的电气接口。所述固定端外壳上设有固定保护盖的螺纹孔和与可折叠三脚架连接的螺纹孔。所述光纤形变管为金属空心管，光纤形变管长度应在1m～1.6m之间，便于携带或邮寄，直径大于2cm。采用所述的一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置的演示方法，包括：步骤101：将两条两端光接口为FC接口的应变传感光缆或光纤分别拉紧粘贴固定到上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内；步骤102：将两条与步骤101中应变传感光缆或光纤的长度同样的、两端光接口也为FC接口的温度传感光缆分别粘贴固定到空余的上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内；步骤103；将上光纤铺设槽中的应变传感光纤光缆或光纤以及温度传感光缆的一端光接口接入演示装置固定端中；步骤104；将下光纤铺设槽中的应变传感光纤光缆或光纤以及温度传感光缆的一端光接口也接入演示装置固定端中；步骤105：将光纤形变管内加热电阻丝和温度传感器的电线焊接到演示装置固定端上；步骤106：将光纤形变管固定在演示装置固定端上；步骤107：将演示装置固定端固定在可折叠三脚架上进行演示温度不变，应变变化时数据的变化特征；温度变化，应变不变时数据的变化特征；温度与应变同时变化时数据的变化特征。初次使用前需要进行以上的步骤。在所述步骤107中进行演示前，还包括以下步骤：步骤701，打开两个可折叠三脚架，利用两个可折叠三脚架将两端的演示装置固定端及光纤形变管支持起来，并保持光纤形变管水平；步骤702：通过光纤跳线或转接光纤分别将上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆接入与BOTDR连接的光开关中；步骤703：将温度控制器与加热电阻丝及温度传感器连接。使用BOTDR演示温度不变，应变变化时数据的变化特征的具体方法为，步骤A201：通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆进行测试，并进行温度补偿计算，得到上光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SUT0、温度数据TUT0，下光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SDT0、温度数据TDT0；步骤A202：在砝码挂钩承重盘上增加砝码，砝码重量W0，通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽的应变光纤或光缆以及温度光缆进行测试，并进行温度补偿计算，得到上光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SUW0T0、温度数据TUW0T0，下光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SDW0T0、温度数据TDW0T0；步骤A203：比较数据SUT0、SUW0T0，TUT0、TUW0T0，SDT0、SDW0T0，TDT0、TDW0T0，演示温度不变，应变变化时数据的变化特征。使用BOTDR演示温度变化，应变不变时数据的变化特征的具体方法为：步骤A301：通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆进行测试，并进行温度补偿计算，得到上光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SUW0T0、温度数据TUW0T0，下光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SDW0T0、温度数据TDW0T0；步骤A302；利用演示温度控制器设置演示装置温度为T1，等待温度控制器提示温度稳定后，通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆进行测试，并进行温度补偿计算，得上光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆T1温度下应变数据SUW0T1、温度数据TUW0T1，下光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆T1温度下应变数据SDW0T1、温度数据TDW0T1；步骤A303：比较数据SUW0T0、SUW0T1，TUW0T0、TUW0T1，SDW0T0、SDW0T1，TDW0T0、TDW0T1，演示温度变化，应变不变时数据的变化特征；使用BOTDR演示温度与应变同时变化时数据的变化特征的具体方法为：步骤A401：通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆进行测试，并进行温度补偿计算，得到上光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SUW0T0、温度数据TUW0T0，下光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SDW0T0、温度数据TDW0T0；步骤A402：改变砝码挂钩承重盘上砝码重量，砝码重量W1，利用演示温度控制器设置演示装置温度为T1，等待温度控制器提示温度稳定后，通过BOTDR对上光纤铺设槽和下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，其特征是，包括光纤形变管，所述光纤形变管的两端各与一个演示装置固定端连接，所述演示装置固定端固定在可折叠三脚架上，所述光纤形变管上设有砝码挂钩承重盘，砝码挂钩承重盘与砝码连接；所述光纤形变管内壁涂有耐高温绝缘涂料，并铺设有加热电阻丝及温度传感器，加热电阻丝和温度传感器都与演示温度控制器连接，所述光纤形变管的外表面还设有上光纤铺设槽和下光纤铺设槽。

【技术特征摘要】
1.一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，其特征是，包括光纤形变管，所述光纤形变管的两端各与一个演示装置固定端连接，所述演示装置固定端固定在可折叠三脚架上，所述光纤形变管上设有砝码挂钩承重盘，砝码挂钩承重盘与砝码连接；所述光纤形变管内壁涂有耐高温绝缘涂料，并铺设有加热电阻丝及温度传感器，加热电阻丝和温度传感器都与演示温度控制器连接，所述光纤形变管的外表面还设有上光纤铺设槽和下光纤铺设槽。2.如权利要求1所述一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，其特征是，所述上光纤铺设槽内铺设并粘贴演示光纤受挤压形变而产生负应变时的应变光纤或光缆以及温度光缆，下光纤铺设槽内铺设并粘贴演示光纤受拉伸应变而产生正应变时的应变光纤或光缆以及温度光缆。3.如权利要求1所述一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，其特征是，所述演示装置固定端包括成圆柱形的固定端外壳，固定端外壳的一端与光纤形变管通过固定螺孔连接，另一端连接固定端保护盖。4.如权利要求3所述一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，其特征是，所述固定端保护盖上设有四个法兰盘，还设有与加热电阻丝及温度传感器连接的电气接口。5.如权利要求3-4任意一项所述一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，其特征是，所述固定端外壳上设有固定保护盖的螺纹孔和与可折叠三脚架连接的螺纹孔。6.如权利要求1所述一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置，其特征是，所述光纤形变管为金属空心管，光纤形变管长度应在1m～1.6m之间，直径大于2cm。7.采用权利要求1所述的一种便携式分布式光纤温度应变复合演示装置的演示方法，其特征是，包括：步骤101：将两条两端光接口为FC接口的应变传感光缆或光纤分别拉紧粘贴固定到上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内；步骤102：将两条与步骤101中应变传感光缆或光纤的长度同样的、两端光接口也为FC接口的温度传感光缆分别粘贴固定到空余的上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内；步骤103；将上光纤铺设槽中的应变传感光纤光缆或光纤以及温度传感光缆的一端光接口接入演示装置固定端中；步骤104；将下光纤铺设槽中的应变传感光纤光缆或光纤以及温度传感光缆的一端光接口也接入演示装置固定端中；步骤105：将光纤形变管内加热电阻丝和温度传感器的电线焊接到演示装置固定端上；步骤106：将光纤形变管固定在演示装置固定端上；步骤107：将演示装置固定端固定在可折叠三脚架上进行演示温度不变，应变变化时数据的变化特征；温度变化，应变不变时数据的变化特征；温度与应变同时变化时数据的变化特征。8.如权利要求7所述的演示方法，其特征是，在所述步骤107中进行演示前，还包括以下步骤：步骤701，打开两个可折叠三脚架，利用两个可折叠三脚架将两端的演示装置固定端及光纤形变管支持起来，并保持光纤形变管水平；步骤702：通过光纤跳线或转接光纤分别将上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆接入与BOTDR连接的光开关中；步骤703：将温度控制器与加热电阻丝及温度传感器连接。9.如权利要求8所述的演示方法，其特征是，使用BOTDR演示温度不变，应变变化时数据的变化特征的具体方法为，步骤A201：通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆进行测试，并进行温度补偿计算，得到上光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SUT0、温度数据TUT0，下光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SDT0、温度数据TDT0；步骤A202：在砝码挂钩承重盘上增加砝码，砝码重量W0，通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽的应变光纤或光缆以及温度光缆进行测试，并进行温度补偿计算，得到上光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SUW0T0、温度数据TUW0T0，下光纤铺设槽内应变光纤或光缆以及温度光缆常温T0温度下应变数据SDW0T0、温度数据TDW0T0；步骤A203：比较数据SUT0、SUW0T0，TUT0、TUW0T0，SDT0、SDW0T0，TDT0、TDW0T0，演示温度不变，应变变化时数据的变化特征。10.如权利要求8所述的演示方法，其特征是，使用BOTDR演示温度变化，应变不变时数据的变化特征的具体方法为：步骤A301：通过BOTDR对上光纤铺设槽和下光纤铺设槽内的应变光纤或光缆以及温度光缆进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明，李立功，孙福德，孙桂清，闫继送，韩顺利，吴寅初，于文林，杨鹏，郭洪龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37