[发明专利]一种光纤光栅测温光缆

说明书

本申请提供的光纤光栅测温光缆，包括：保护套管，以及内置于保护套管的多个测温单元；每一个测温单元均包括主干光纤、波分复用器、连接光纤以及光纤光栅；波分复用器包括公共端、反射端以及透射端；光纤光栅包括固定端以及自由端，固定端以及自由端形成光纤光栅的整体；连接光纤的一端与固定端连接，另一端与反射端连接；其中，第n个测温单元的主干光纤的一端连接第n‑1个测温单元的透射端，另一端连接第n个测温单元的公共端；以使多个测温单元依次串接形成测温线路。本申请提供的技术方案，光纤光栅处于单端自由状态，且光纤光栅可单独进行标定，受应力作用影响小，温度测量结果更加准确。

技术领域

本申请涉及光纤光栅温度传感技术领域，特别涉及一种高精度光纤光栅测温光缆。

背景技术

光纤光栅测温光缆利用温度对光纤光栅波长的调制效应，达到测量环境温度的目的。与传统的电学类温度传感器相比，光纤光栅测温光缆具有灵敏度高、响应时间快、抗电磁干扰、本征安全、易组网实现分布式测量等优点。目前，光纤分布式测温的主要技术方案有两种，一种是利用光纤光栅阵列制作成测温光缆，另一种是利用光纤的拉曼散射效应，使用普通光纤进行分布式测温(DTS)。与DTS相比，光纤光栅测温灵敏度高、响应快，在海洋调查、地震预报、气象分析等领域具有良好的应用前景。

目前，光纤光栅测温光缆多采用内部为光纤光栅阵列、外部为保护钢管的成缆方案。该种光纤光栅测温光缆在测量温度变化量时，精度较高。但在需要测量绝对温度值的场合，测量精度往往无法满足要求。分析主要原因有二：

(1)光纤光栅波长除了受温度因素影响外，还受应变的影响。光纤光栅测温光缆在现场施工铺设过程中，内部光栅阵列易受外力作用产生形变，造成温度测量不准确。

(2)测温光缆在进行绝对温度值测量时，测温光缆需要事先标定。一般的温度标定设备为恒温油槽，但槽体体积有限，光缆无法放入。通常将测温光缆盘起，放入高低温循环箱内进行标定。高低温循环箱温度稳定性以及均匀度较差，会使得测温光缆标定精度低，另外光缆盘放时，内部光栅串也会受到外力左右，造成温度测量不准确。

可见，现有技术的主要问题在于没能解决光栅阵列的受力问题，以及光纤光栅测温光缆的标定问题。如果能够发明一种具有应力隔离结构的光纤光栅测温光缆，同时该光缆又具有温度标定可操作性，将有重要的应用价值。

发明内容

本申请提供一种光纤光栅测温光缆，以解决温度测量不准确的问题。

本申请提供一种光纤光栅测温光缆，包括：保护套管，以及内置于所述保护套管的多个测温单元；

每一个所述测温单元均包括主干光纤、波分复用器、连接光纤以及光纤光栅；

所述波分复用器包括公共端、反射端以及透射端；

所述光纤光栅包括固定端以及自由端，所述固定端以及所述自由端形成所述光纤光栅的整体；

所述连接光纤的一端与所述固定端连接，另一端与所述反射端连接；

其中，第n个所述测温单元的主干光纤的一端连接第n-1个所述测温单元的透射端，另一端连接第n个所述测温单元的公共端；以使多个所述测温单元依次串接形成测温线路。

这样，光纤光栅测温光缆可以对所处环境温度进行测量，并且受应力影响小，测量结果准确。

可选的，一种可能的实现方式是，第n个所述测温单元的所述光纤光栅的波长，处在第n个所述测温单元的反射端的光谱范围内。

保证了光纤光栅以及波分复用器的工作性能，避免出现性能失效的情况。

可选的，一种可能的实现方式是，至少一个所述测温单元还包括光栅保护管，所述光纤光栅内置于所述光栅保护管，所述自由端在所述光栅保护管内处于自由状态。

光栅保护管能够对其内的光纤光栅提供保护。