ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ С ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИМ ДАТЧИКОМ И СИСТЕМОЙ КОНТРОЛЯ И СПОСОБ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАСТЯЖЕНИЯ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, В ОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ КАБЕЛЕ

1. Электрический кабель (l;30;40;50;60), содержащий:
- тензометрический датчик (5), продольно простирающийся вдоль кабеля и включающий в себя тензометрическое оптическое волокно (9), скомпонованное в изгибающейся нейтральной области, окружающей и включающей в себя изгибающуюся нейтральную продольную ось (Z;69a) электрического кабеля, и
по меньшей мере два продольных структурных элемента (2,7,3;43,44;53,54;61,62,63), по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов представляет собой сердечник (2;43;53), содержащий электрический проводник (12;45;59),
причем тензометрический датчик (5) встроен в переносящий растяжение наполнитель (6;25;47;51;66), механически связывающий по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов с тензометрическим датчиком (5), по меньшей мере, в растянутом состоянии.
2. Кабель по п. 1, в котором переносящий растяжение наполнитель содержит эластомер с модулем Юнга 0,01-0,7 ГПа.
3. Кабель по п. 1, в котором переносящий растяжение наполнитель основан на термоотверждающемся эластомере.
4. Кабель по п. 1, в котором тензометрический датчик содержит защитную оболочку (8), окружающую тензометрическое оптическое волокно (9), и в котором переносящий растяжение наполнитель окружает защитную оболочку и конгруэнтен с ней.
5. Кабель по п.4, в котором защитная оболочка основана на армированном волокном композиционном материале.
6. Кабель по п. 4, в котором тензометрический датчик дополнительно содержит плотный буферный слой (10), окружающий тензометрическое оптическое волокно и конгруэнтный с тензометрическим оптическим волокном (9) и защитной оболочкой (8).
7. Кабель по п. 6, в котором плотный буферный слой основан на радиационно-отверждаемом акрилатном полимере.
8. Кабель по п. 1, в котором тензометрическое оптическое волокно (9) представляет собой одномодовое оптическое волокно, покрытое системой покрытий.
9. Кабель по п. 1, в котором электрический кабель обладает, по существу, круглым поперечным сечением и тензометрический датчик расположен по центру относительно, по меньшей мере, двух продольных структурных элементов.
10. Кабель по п.9, в котором переносящий растяжение наполнитель механически связывает тензометрический датчик, по меньшей мере, с двумя продольными структурными элементами.
11. Кабель по п. 1, в котором переносящий растяжение наполнитель механически связывает тензометрический датчик, по меньшей мере, с одним продольным структурным элементом также и, по существу, в нерастянутом состоянии.
min
min
12. Кабель по п. 9, в котором электрический кабель обладает предварительно заданным минимально допустимым радиусом кривизны ρ, а нейтральная область простирается радиально от центральной продольной оси не более, чем на 0,02 ρ.
13. Кабель по п. 1, дополнительно содержащий температурное оптическое волокно (24;49;57) для восприятия температуры, простирающееся вдоль длины кабеля и заключенное в продольно простирающемся модуле (19;41;52) в свободной конструкции.
14. Кабель по п. 13, в котором продольно простирающийся модуль содержится в оптоволоконном элементе (3), встроенном в кабель в местоположении радиально снаружи от тензометрического датчика.
15. Кабель по п.1, в котором тензометрический датчик содержит:
- плотный буферный слой (10), окружающий тензометрическое оптическое волокно, и
- защитную оболочку (8), заключающую плотный буферный слой, причем переносящий растяжение наполнитель окружает защитную оболочку и конгруэнтен с ней,
в котором по меньшей мере один первый элемент, выбранный из группы, состоящей из плотного буферного слоя, защитной оболочки и переносящего растяжение наполнителя, изготовлен из материала, упругого в диапазоне растяжения, в котором кабель обладает упругими свойствами, и по меньшей мере один второй элемент из упомянутой группы изготовлен из пластичного материала, и в котором по меньшей мере один второй элемент, изготовленный из пластичного материала, находится в контакте, по меньшей мере, с одним первым элементом, изготовленным из упругого материала, и обладает осевой жесткостью меньшей, чем осевая жесткость по меньшей мере одного первого элемента, изготовленного из упругого материала.
16. Кабель по п.15, в котором по меньшей мере один второй элемент, изготовленный из пластичного материала, содержит переносящий растяжение наполнитель, изготовленный из материала, выбранного из группы, состоящей из полиэстера с модулем Юнга 1-5 ГПа, полиамида с модулем Юнга 2-4 ГПа, поливинилхлорида с модулем Юнга 0,003-0,01 ГПа, полиэтилена низкой плотности с модулем Юнга 0,1-0,3 ГПа и полиэтилена высокой плотности с модулем Юнга 0,4-1,2 ГПа.
17. Кабель по п. 15, в котором плотный буферный слой основан на радиационно-отверждаемом акрилатном полимере.
18. Кабель по п. 15, в котором по меньшей мере один первый элемент, изготовленный из упругого материала, содержит защитную оболочку.
19. Способ контроля деформаций для измерения, по меньшей мере, деформации растяжения по меньшей мере одного электрического кабеля, причем способ содержит этапы, на которых:
обеспечивают по меньшей мере один электрический кабель, включающий в себя тензометрический датчик (5), продольно простирающийся вдоль кабеля и включающий в себя тензометрическое оптическое волокно (9), скомпонованное в изгибающейся нейтральной области, окружающей и включающей в себя изгибающуюся нейтральную продольную ось (Z;69a) электрического кабеля, и по меньшей мере два продольных структурных элемента (2; 7; 3; 43; 44; 53; 54; 61; 62; 63), по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов представляет собой сердечник (2; 43; 53), содержащий электрический проводник (12; 45; 59), в котором тензометрический датчик механически связан, по меньшей мере, с одним из по меньшей мере двух продольных структурных элементов, по меньшей мере, в растянутом состоянии;
- вводят первый оптический сигнал в тензометрическое оптическое волокно;
- обнаруживают свет, рассеянный по Бриллюэну, испускаемый из тензометрического оптического волокна, и
- анализируют спектральные изменения в рассеянном свете для измерения, по меньшей мере, деформации растяжения по меньшей мере одного электрического кабеля.
20. Способ по п.19, в котором по меньшей мере один электрический кабель дополнительно содержит температурное оптическое волокно (24; 49; 57) для измерения температуры, простирающееся вдоль длины кабеля и заключенное в продольно простирающемся модуле (19; 41; 52) в свободной конструкции, и температурное оптическое волокно оптически соединено с тензометрическим оптическим волокном, причем способ дополнительно содержит этап, на котором вводят второй оптический сигнал в температурное оптическое волокно в противоположном распространению направлении по отношению к первому оптическому сигналу.
21. Система контроля деформаций для измерения, по меньшей мере, деформации растяжения по меньшей мере одного электрического кабеля, содержащая:
- электрический кабель, содержащий тензометрический датчик, простирающийся вдоль кабеля, и включающий в себя тензометрическое оптическое волокно, имеющее ближайший и удаленный концы, скомпонованные в изгибающейся нейтральной области, окружающей и включающей в себя изгибающуюся нейтральную продольную ось электрического кабеля и, по меньшей мере два продольных структурных элемента, по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов представляет собой сердечник, содержащий электрический проводник, в котором тензометрический датчик механически связан, по меньшей мере, с одним из по меньшей мере двух продольных структурных элементов, по меньшей мере, в растянутом состоянии, и
- прибор для выборочного исследования для измерения спектральных изменений рассеянного света по Бриллюэну в тензометрическом оптическом волокне, причем прибор для выборочного исследования оптически соединен, по меньшей мере, с ближайшим концом тензометрического оптического волокна для введения света в тензометрическое оптическое волокно.
22. Система контроля деформаций для измерения, по меньшей мере, деформации растяжения множества электрических кабелей, содержащая:
- прибор для выборочного исследования для измерения спектральных изменений рассеянного света Бриллюэна, содержащий первый и второй оптический порт ввода/вывода, причем первый порт ввода/вывода способен испускать первый оптический сигнал, а второй порт ввода/вывода способен испускать второй оптический сигнал, и
- первое множество электрических кабелей, включающих в себя первый и последний электрический кабель, причем каждый кабель из множества содержит тензометрический датчик, включающий в себя тензометрическое оптическое волокно, и температурный датчик, включающий в себя температурное оптическое волокно, причем тензометрический и температурный датчики простираются продольно вдоль соответствующего кабеля, причем тензометрическое оптическое волокно и температурное оптическое волокно имеют ближайшие концы и удаленные концы, причем ближайшие концы расположены у ближайшего конца соответствующего электрического кабеля, в котором:
- удаленные концы тензометрического оптического волокна и температурного оптического волокна каждого электрического кабеля оптически соединены друг с другом,
- ближайший конец тензометрического оптического волокна первого электрического кабеля первого множества находится в оптической связи с первым вводом/выводом прибора для выборочного исследования, и температурное оптическое волокно последнего электрического кабеля первого множества находится в оптической связи со вторым портом ввода/вывода прибора для выборочного исследования, и
- ближайший конец температурного оптического волокна первого электрического кабеля оптически соединен с ближайшим концом тензометрического оптического волокна последнего электрического кабеля для того, чтобы сформировать оптоволоконный контур, в котором тензометрическое оптическое волокно и температурное оптическое волокно каждого электрического кабеля из множества находится в оптической связи как с первым, так и со вторым портом ввода/вывода прибора для выборочного исследования, и первый и второй оптические сигналы попадают в оптоволоконный контур по противоположным направлениям.
23. Система по п.22, в которой каждый электрический кабель из первого множества электрических кабелей представляет собой кабель для работы в тяжелом режиме, содержащий по меньшей мере два продольных структурных элемента, по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов представляет собой сердечник, включающий в себя электрический проводник, причем тензометрическое оптическое волокно каждого кабеля для работы в тяжелом режиме скомпоновано в изгибающейся нейтральной области, окружающей и включающей в себя изгибающуюся нейтральную продольную ось кабеля, и
в которой тензометрический датчик механически связан, по меньшей мере, с одним из по меньшей мере двух продольных структурных элементов.
24. Система по п.23, в которой тензометрический датчик каждого кабеля для работы в тяжелом режиме встроен в переносящий растяжение наполнитель, механически связывающий по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов с тензометрическим датчиком таким образом, чтобы растяжение, претерпеваемое по меньшей мере одним из по меньшей мере двух продольных структурных элементов, передавалось тензометрическому датчику, по меньшей мере, в растянутом состоянии.
25. Система по п. 22, в которой температурный датчик каждого электрического кабеля из первого множества простирается вдоль длины кабеля и заключен в продольно простирающийся элемент в свободной конструкции.
26. Система по п.24, в которой тензометрический датчик каждого кабеля для работы в тяжелом режиме содержит защитную оболочку, окружающую тензометрическое оптическое волокно, и в которой переносящий растяжение наполнитель окружает защитную оболочку и конгруэнтен с ней.
27. Система по п. 22 дополнительно содержащая первое множество подающих кабелей, включающих в себя первый и последний подающий кабель, причем каждый подающий кабель из множества оптически соединен с соответствующим электрическим кабелем первого множества электрических кабелей, причем первый подающий кабель оптически соединен с первым электрическим кабелем, и последний подающий кабель оптически соединен с последним электрическим кабелем, причем:
- каждый подающий кабель первого множества включает в себя первое подающее оптическое волокно и второе подающее оптическое волокно, причем каждое из первого и второго подающего оптического волокна содержит ближайший конец и удаленный конец,
- удаленные концы первого и второго подающего оптического волокна соответственно оптически соединены с тензометрическим и температурным оптическим волокном соответствующего электрического кабеля, и
- тензометрическое оптическое волокно первого электрического кабеля находится в оптической связи с первым портом ввода/вывода прибора для выборочного исследования посредством соединения ближайшего конца первого подающего оптического волокна первого подающего кабеля с первым вводом/выводом прибора для выборочного исследования и посредством соединения ближайшего конца второго подающего оптического волокна последнего подающего кабеля со вторым портом ввода/вывода измерительного устройства.
28. Система по п.27, в которой каждый подающий кабель первого множества представляет собой электрический кабель, первое и второе подающее оптическое волокно встроено в кабель в свободной конструкции, и каждый подающий кабель электрически соединен с соответствующим кабелем для работы в тяжелом режиме на конце кабеля для работы в тяжелом режиме, где имеет место оптическое соединение.
29. Система по п. 22, в котором каждый электрический кабель первого множества электрических кабелей установлен на соответствующем передвижном оборудовании.
30. Система по п.29, в котором передвижное оборудование представляет собой кран, содержащий опорную структуру и бобину, установленную с возможностью вращения на опорной структуре, на которую соответствующий электрический кабель можно наматывать и разматывать, и соответствующий электрический кабель зацеплен своим удаленным концом на бобине.