РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СЕНСОР ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к сенсорам, а именно к конструкциям распределенных волоконно-оптических сенсоров деформаций на основе регистрации распределения по длине оптического волокна компонент тонкой структуры рассеянного оптического излучения.
Известны волоконно-оптические сенсоры распределения растяжения (сжатия) на основе регистрации распределения по длине оптического волокна вынужденного излучения Мандельштамма-Бриллюэна, измеряемого оптическим рефлектометром. О величине растяжения (сжатия) судят по величине смещения линии излучения (http://www.sedatec.org/ru/products/863951/863952/864017/; http://nepa-ru.com/brugg_files/10_sensoring/01_web_sens_tech_ru.pdf; докторская диссертация M.Iten DISS.ETH №19632 2011, Цюрих, Швейцария «Novel applications of distributed fiber-optic sensing in geotechnical engineering»). В случае спирального пространственного расположения оптического волокна, возможно судить о величине внешнего гидростатического давления, приводящего к сжатию оптического волокна.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является распределенный волоконно-оптический сенсор давления, содержащий сердечник, в виде гибкой трубки, оптическое волокно для измерения давления, спирально намотанное на сердечник, оптическое волокно для компенсации продольных деформаций, размещенное в оболочке сердечника, оптическое волокно для температурной компенсации, уложенное свободно, с избыточной длиной внутри сердечника, и наружную защитную полимерную оболочку (Distributed optical fiber pressure sensor cable. Patent abstract of Japan №2010-185729 от 26.08.2010 по заявке №2009-029161 от 10.02.2009).
Данное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому, из числа известных по совокупности признаков, недостатком которого является необходимость применения двух оптических волокон, предназначенных для измерения давления и для компенсации продольных деформаций, что приводит к ошибке измерения из-за неизбежных отличий параметров волокон.
Поставленная задача состояла в повышении точности измерения распределения давления.
Технический результат достигается тем, что для измерения распределения давления и для компенсации продольных деформаций используется лишь одно оптическое волокно, спирально намотанное на сердечник.
Для достижения поставленной цели оптическое волокно для измерения распределения давления спирально намотано на сердечник с переменным шагом, причем участки с минимальным шагом намотки служат для измерения распределения давления, а участки с максимальным шагом намотки служат для компенсации продольных деформаций.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображено оптическое волокно 1, намотанное спирально с переменным шагом на сердечник 2, выполненный в виде гибкой трубки, наружная полимерная защитная оболочка 3.
Минимальный шаг намотки ограничивается значением минимально допустимого радиуса изгиба, установленного для данного типа волокна. Максимальный шаг намотки определяется из условия минимально допустимого радиуса изгиба сенсора, равного 20 диаметрам наружной защитной полимерной оболочки. Суммарная длина намотки с минимальным и максимальным значением шага намотки, определяющая пространственное разрешение распределения измеряемого давления, ограничивается пространственным разрешением оптического рефлектометра. Сердечник, выполненный в виде гибкой трубки, содержит свободно уложенное оптическое волокно для температурной компенсации (на чертеже не показано), избыточная длина которого обеспечивает его нечувствительность к механическим воздействиям.
Далее приводятся сведения, подтверждающие промышленную применимость полезной модели.
Несомненным достоинством предлагаемого решения является возможность изготовления сенсора на существующем, традиционно используемом, кабельном оборудовании с применением известных, промышленно выпускаемых материалов.