一种智能光纤型伴热带及其解调系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种智能光纤型伴热带及其解调系统，包括伴热带主体，伴热带主体内设有两根光缆，每根光缆中包括一个或若干个呈U形的光纤芯。本实用新型专利技术首次提出，在伴热带中植入普通光纤作为伴热带温度、应变、振动监测的方案；光纤采用一缆双芯，两根光缆植入方式，但是，又不局限于此种方式；具备非常大的商业价值，伴热带的用途非常广泛，特别是在管道领域，新型的密集型光纤传感，更加适用于伴热管道监测；当新型的密集型光纤传感与管道结合在一起时，形成了一种综合安全监测系统，通过密集型光纤的温度，实时监测管道泄漏，并且可准确定位泄漏点的准确位置。一缆双芯的结构也无惧断裂。惧断裂。惧断裂。

【技术实现步骤摘要】
一种智能光纤型伴热带及其解调系统


[0001]本技术涉及一种智能光纤型伴热带及其解调系统。

技术介绍

[0002]电伴热作为一种有效的管道保温及防冻方案，一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。依靠电流通过自身结构从而实现自我调节发热或靠配备的控温器来控制温度的一种为被伴热对象提供温度保障使其达到所需温度的一种高新技术产品。可应用于各种场合以及特殊场所例如工业，民用等管线，以及管道、储罐的防冻，抗凝以及保温。
[0003]传统的伴热带只具备加热的功能，但是，随着技术发展，集成传感功能的伴热带日益迫切，特别是伴热管道，集成了分布式传感功能以后，不仅仅可以测温，还可以泄漏定位，任意位置点温度均匀性的监测，管道变形定位以前，管道防开挖振动安全定位等。公开号为C N215453324U的专利：一种带测温光纤的自限温伴热带，包括芯体、发热层及防护层，所述芯体包括芯线和测温光纤，所述芯线的数量至少为两根，所有所述芯线间隔且平行设置，所述测温光纤平行设于任意两根所述芯线之间，所述发热层包覆所述芯体，所述防护层包覆所述发热层，所述测温光纤和一光纤测温系统连接。其仅设置了光纤，虽然解决了传统测温点形式无法全面检测这条自限温伴热带的发热情况，但其仅能监测温度，而且一旦断裂其系统将失效。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种智能光纤型伴热带及其解调系统，首次提出，在伴热带中植入普通光纤作为伴热带温度、应变、振动监测的方案；光纤采用一缆双芯，两根光缆植入方式，但是，又不局限于此种方式。
[0005]为实现上述目的，本技术的技术方案是设计一种智能光纤型伴热带及其解调系统，包括伴热带主体，伴热带主体内设有两根光缆，每根光缆中包括一个或若干个呈U形的光纤芯。伴热带主体为现有技术，一般包括由内至外依次设置的导线、内护套绝缘层、发热层、外护套层、金属屏蔽层、加强护套层等，不赘述。光缆的基本结构也为现有技术，一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。光缆由加强芯和缆芯、护套和外护层3部分组成。缆芯结构有单芯型和多芯型两。本技术形成一缆多芯的结构，不用担心断裂而引起监测的失效，甚至目前可以做到128芯(在本技术中，也即64个光纤芯)，每一芯增加的成本很小，一般在0.3元左右一芯/米)。
[0006]进一步的技术方案是，每个光纤芯通过两根光纤熔接而成一个U形的光纤芯。在实际操作中，还是通过两根光纤在一端熔接而形成一个U形的光纤芯更为便于操作工人操作。
[0007]另一种技术方案是，每个光纤芯由一根光纤弯折而成一个U形的光纤芯。
[0008]进一步的技术方案为，每根光缆中包括一个呈U形的光纤芯，光纤芯中采用耐高温光纤；光纤芯的两端头位于光缆的同一端且超出光缆端部设置，光纤芯的中心部位位于光缆的另一端且超出光缆此端部设置；光纤芯的超出光缆端部的中心部位呈环状；光缆的两端分别超出伴热带主体的两端设置。光纤耐高温的技术实现方式为现有技术，比如抗高温聚酰亚胺涂层能够为光纤在350℃温度下工作提供保障。具体根据伴热带的应用场景选取合适的耐高温光纤，比如耐350℃或耐650℃的高温光纤。
[0009]本技术还提供的技术方案为，包含智能光纤型伴热带的解调系统，包括两个解调仪，其中一个为布里渊应变传感解调仪或瑞利型振动光纤解调仪，另一个为基于拉曼光频域与光时域技术的光传感测温解调仪；
[0010]每个光纤芯的两个端部分别与两个解调仪中的一个解调仪上的两个接头相连。选择ROFDR/ROTDR原理的光传感解调，即可通过将光脉冲注入到光纤中，实时的将携带了温度信息的散射光，接收回来，并解调出其中的温度信号。同样如此，布里渊应变传感解调仪和瑞利型振动光纤解调仪，也是如此，将脉冲光注入至光纤中，通过分析携带了各个位置点的应变与振动的散射信号，解调出各个位置点的应变与振动信息。BOTDR是温度与应变传感技术(使用布里渊散射光)可以单端测量；DAS是声波振动传感技术(使用瑞利散射光)；ROT DR/ROFDR，仅仅能够测温度，用的是拉曼散射光。所以本技术是几种技术的融合。
[0011]进一步的技术方案为，基于拉曼光频域与光时域技术的光传感测温解调仪包括光源、第一1X2光开关、第二1X2光开关、脉冲扫描模块、网络分析及数据采集单元、波形调制器、电光调制器、分光器、第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、耦合器、拉曼滤波器以及传感光纤；
[0012]光源与脉冲扫描模块光信号连接，脉冲扫描模块与网络分析及数据采集单元相连，网络分析及数据采集单元用于对光源进行脉冲调制，并将脉冲调制后的光输入第一1X2光开关；
[0013]网络分析及数据采集单元还与第一1X2光开关的输入端相连；第一1X2光开关的一个输出端与耦合器的输入端相连，另一个输出端与电光调制器的光输入端相连；
[0014]电光调制器的光输出端连接分光器，波形调制器的输出端与电光调制器的控制输入端相连，网络分析及数据采集单元还与波形调制器的输入端相连；分光器分别与耦合器和第一光电倍增管相连，第一光电倍增管的输出端与网络分析与数据采集单元的数据采集端相连，耦合器的两个输出端口分别与拉曼滤波器和第二1X2光开关相连，拉曼滤波器的两个输出端口分别与第二光电倍增管、第三光电倍增管相连，第二光电倍增管与第三光电倍增管的输出端均与网络分析与数据采集单元的数据采集端相连；第二1X2光开关的两个输出端分别与环状传感光纤的两个输入端相连。
[0015]本技术的优点和有益效果在于：
[0016]1.首次提出，在伴热带中植入普通光纤作为伴热带温度、应变、振动监测的方案
[0017]2.伴热带本身自带加热功能，但是，没有定位功能，通过植入的光纤，作为定位功能的扩展
[0018]3.光纤采用一缆双芯，两根光缆植入方式，但是，又不局限于此种方式。
[0019]4.传感光纤采用的是普通的光纤，降低成本，不需要额外增加高昂的费用。
[0020]5.新型的密集光纤传感型伴热带，采用的是ROTDR/ROFDR、B OTDR、DAS原理融合解
调技术，具备定位与传感感知能力，可检测任何一个位置点的温度、应变与振动，最小感知单元可达到5cm，相当于1km的伴热带，集成了20000个温度传感器、应变传感器、振动传感器的融合传感器单元，并且具备定位功能
[0021]6.具备非常大的商业价值，伴热带的用途非常广泛，特别是在管道领域，新型的密集型光纤传感，更加适用于伴热管道监测。
[0022]7.当新型的密集型光纤传感与管道结合在一起时，形成了一种综合安全监测系统，通过密集型光纤的温度，实时监测管道泄漏，并且可准确定位泄漏点的准确位置，通过分布式光纤振动传感器实时监测，管道沿线任何一个位置点的实时振动变化，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能光纤型伴热带，其特征在于，包括伴热带主体，伴热带主体内设有两根光缆，每根光缆中包括一个或若干个呈U形的光纤芯。2.根据权利要求1所述的一种智能光纤型伴热带，其特征在于，每个光纤芯通过两根光纤熔接而成一个U形的光纤芯。3.根据权利要求1所述的一种智能光纤型伴热带，其特征在于，每个光纤芯由一根光纤弯折而成一个U形的光纤芯。4.根据权利要求2或3所述的一种智能光纤型伴热带，其特征在于，每根光缆中包括一个呈U形的光纤芯，光纤芯中采用耐高温光纤；光纤芯的两端头位于光缆的同一端且超出光缆端部设置，光纤芯的中心部位位于光缆的另一端且超出光缆此端部设置；光纤芯的超出光缆端部的中心部位呈环状；光缆的两端分别超出伴热带主体的两端设置。5.包含如权利要求4所述的智能光纤型伴热带的解调系统，其特征在于，包括两个解调仪，其中一个为布里渊应变传感解调仪或瑞利型振动光纤解调仪，另一个为基于拉曼光频域与光时域技术的光传感测温解调仪；每个光纤芯的两个头端的光纤接接头，分别与两个解调仪中的一个解调仪上的两个接头相连。6.根据权利要求5所述的一种包含智能光纤型伴热带的解调系统，其特征在于，其中，基于温度监测的部分原理，是所述的基于拉曼光频域与光时域技...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦波，阮祥磊，武砚曦，文玲，
申请(专利权)人：无锡布里渊电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：