[发明专利]应变隔离式光纤布拉格光栅传感器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月24日提交的美国临时专利申请序列号 61/895,093以及于2014年9月26日提交的美国专利申请序列号14/497,573 的优先权权益。通过引用将这些申请中的每个申请整体地合并到本文中。

发明背景

技术领域

本发明的各实施方式总体上涉及具有一个或更多个应变隔离式光纤 布拉格光栅传感器的光纤。

相关领域的描述

光纤通常被布置在管子内以防止损坏。在一些情况下，通过借助于气 体或液体将光纤推入到管子中来插入光纤。例如，如美国专利第7,024,081 号中所描述的，当制造金属管内光纤(FIMT)时可以将光纤推入到金属 管中，通过引用将美国专利第7,024,081号整体地合并到本文中。

金属管内的光纤中的多个光纤布拉格光栅(FBG)传感器形成了有用 的光学传感器构造，诸如用于测量温度。为了提供准确的温度测量，FBG 传感器通常必须与光纤上的应变隔离。因此，希望金属管中有一定量的过 量纤维长度(也称为过度装填)，以减小FBG传感器上的应变。然而，很 难实现特定量的过量纤维长度，并且通常需要使用非常耗时和昂贵的受控 操作将光纤放置在金属管内。

因此，存在用于在光纤上使应变与FBG传感器隔离的技术的需要。

发明内容

感测装置包括管子，以及被布置在管子中的光纤。该光纤可以具有包 含光纤布拉格光栅(FBG)传感器的区段。支撑构件可以被耦接至该区段 的端部，使得该区段包括比支撑构件的被布置在该区段的端部之间的部分 的长度更大的长度。支撑构件可以被配置成在光纤中使FBG传感器与应 变隔离。

一种形成感测装置的方法，该方法包括将支撑构件耦接至第一光纤的 一个区段的端部，第一光纤的该区段包含光纤布拉格光栅(FBG)传感器， 其中该区段包括比支撑构件的被布置在该区段的端部之间的部分的长度 更大的长度。

附图说明

为了能够详细地理解本发明的上述特征的方式，参考实施方式可以获 得在上面简要概述的本发明的更具体的描述，在附图中图示出了这些实施 方式中的一些实施方式。然而，要注意到，附图仅图示出了本发明的典型 实施方式，因此其不被认为是对本发明的范围的限制，因为本发明可以允 许其他等同有效的实施方式。

图1图示出了根据一个实施方式的布置在管子内的光纤。

图2图示出了在根据一个实施方式的光纤上的应变隔离式FBG传感 器。

图3图示出了在根据一个实施方式的光纤上的应变隔离式FBG传感 器。

图4图示出了在根据一个实施方式的两个光纤上的应变隔离式FBG 传感器。

具体实施方式

本发明的实施方式涉及在光纤中使应变(张力和压力)与光纤布拉格 光栅(FBG)传感器隔离。本发明的实施方式为连续光纤串中的温度感测 布拉格光栅提供应变消除。本发明的实施方式包括应变消除技术，该应变 消除技术可以用于组装具有FBG传感器的光纤，以及用于将光纤安装到 管子中以用于恶劣环境中的感测应用。

公知的是，光纤布拉格光栅(FBG)是一种反射器，可以在光纤的一 个区段中构造该该反射器以反射特定波长的光同时传播所有其他波长的 光。还公知的是，光纤是包括能够在光纤的两端之间传播光的压型玻璃(例 如，硅石)或塑料的柔性透明纤维。虽然在本文中关于光纤中的FBG传 感器进行了描述，但是本发明的实施方式也可以用于隔离其他类型的传感 器和/或传输线中的应变。

图1图示出了布置在管子20中的具有一个或更多个FBG传感器15 的光纤10。可以使用本领域中已知的任何技术将光纤10插入到管子20 中。例如，可以使用机械插入装置将光纤10推入到管子20中，或者可以 使用诸如气体或液体的加压流的流体使光纤10漂流到管子中。管子20 可以由诸如金属和玻璃的本领域中已知的任何材料形成。管子20可以包 括诸如通过焊接、钎焊以及本领域中已知的其它连接方法耦接在一起的一 个或更多个区段。例如，可以在光纤10的周围或者当同时地将光纤10 插入到管子20中时将管子20的一个或更多个区段焊接在一起。