WO2014171858A1 - Распределенный волоконно-оптический сенсор давления - Google Patents
Распределенный волоконно-оптический сенсор давления Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014171858A1 WO2014171858A1 PCT/RU2014/000249 RU2014000249W WO2014171858A1 WO 2014171858 A1 WO2014171858 A1 WO 2014171858A1 RU 2014000249 W RU2014000249 W RU 2014000249W WO 2014171858 A1 WO2014171858 A1 WO 2014171858A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- core
- optical fibre
- optical fiber
- pressure
- fibre
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- FHIJMQWMMZEFBL-HLAPJUAOSA-N DISS Natural products COc1cc(C=CC(=O)OC[C@H]2O[C@H](O[C@]3(CO)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]3OC(=O)C=Cc3cc(OC)c(O)c(OC)c3)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]2O)cc(OC)c1O FHIJMQWMMZEFBL-HLAPJUAOSA-N 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
Definitions
- the invention relates to sensors, namely, to designs of distributed fiber-optic strain sensors based on recording the distribution of the fine structure of scattered optical radiation along the length of the optical fiber.
- a distributed fiber-optic pressure sensor containing a core, in the form of a flexible tube, an optical fiber for measuring pressure, spirally wound around the core, an optical fiber to compensate for longitudinal deformations, located in the core shell, an optical fiber for temperature compensation laid freely, with excess length inside the core, and the outer protective polymer sheath (Distributed optical fiber pressure sensor cable.
- This technical solution is the closest to the proposed one, from among the features known by the totality, the disadvantage of which is the need to use two optical fibers designed to measure pressure and to compensate for longitudinal deformations, which leads to a measurement error due to the inevitable differences in fiber parameters.
- the task was to improve the accuracy of measuring the pressure distribution.
- the technical result is achieved by the fact that only one optical fiber is used to measure the distribution of pressure and to compensate for longitudinal deformations.
- an optical fiber for measuring the pressure distribution is spirally wound on the core with a variable pitch, and sections with a minimum winding pitch serve to measure the pressure distribution, and sections with a maximum winding pitch serve to compensate for longitudinal deformations.
- the utility model is illustrated by the drawing, which shows the optical fiber 1, wound spirally with a variable pitch on the core 2, the outer polymer protective sheath 3.
- the minimum winding pitch is limited by the value of the minimum allowable bending radius set for this type of fiber.
- the maximum winding pitch is determined from the condition of the minimum allowable bending radius of the sensor, equal to 20 diameters of the outer protective polymer shell.
- the total length of the winding with the minimum and maximum value of the winding step, which determines the spatial resolution of the distribution of the measured pressure, is limited by the spatial resolution of the optical reflectometer.
- Optical fiber for temperature compensation laid freely, with an excess length inside the core, which ensures its insensitivity to mechanical stress (not shown in the drawing).
- the undoubted advantage of the proposed solution is the ability to manufacture the sensor on existing, traditionally used, cable equipment using well-known, industrially produced materials.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к распределенным волоконно-оптическим сенсорам давления, для систем мониторинга геофизических скважин на основе регистрации параметров тонкой структуры рассеянного излучения. Волоконно-оптический сенсор содержит сердечник, в виде гибкой трубки, оптическое волокно для измерения давления, спирально намотанное на сердечник, оптическое волокно для компенсации продольных деформаций, размещенное в оболочке сердечника. Более высокая точность измерения распределения давления достигается за счет использования одного оптического волокна, спирально намотанного 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.
Description
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 fhttp://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 l 9632 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, размещённое 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 Ж2010-185729 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 только одно оптическое волокно используется и для измерения распределения давления и для компенсации продольных деформаций.
Для достижения поставленной цели оптическое волокно для измерения распределения давления спирально намотано на сердечник с переменным шагом, причём 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, 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. Оптическое волокно для температурной компенсации, уложено свободно, с избыточной длиной внутри сердечника, что обеспечивает его нечувствительность к механическим воздействиям (на чертеже не показано).
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.
Claims
Формула
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, размещённое в оболочке сердечника, отличающийся тем, что оптическое волокно спирально намотано на сердечник с переменным шагом, причём участки с минимальным шагом намотки служат для измерения распределения давления, а участки с максимальным шагом намотки служат для компенсации продольных деформаций.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013117579 | 2013-04-17 | ||
| RU2013117579 | 2013-04-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014171858A1 true WO2014171858A1 (ru) | 2014-10-23 |
Family
ID=51731666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2014/000249 WO2014171858A1 (ru) | 2013-04-17 | 2014-04-04 | Распределенный волоконно-оптический сенсор давления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2014171858A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109148128A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-04 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 变压器及其绕组 |
| CN114964604A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-30 | 长春理工大学 | 光纤压力传感器及螺旋感应光纤压力探测头的制作方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135963C1 (ru) * | 1997-06-26 | 1999-08-27 | Московский государственный университет леса | Микрорезонаторный волоконно-оптический преобразователь физических величин |
| JP2010185729A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Fujikura Ltd | 分布型光ファイバ圧力センサケーブル |
| RU2010122460A (ru) * | 2010-06-02 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный | Волоконно-оптический преобразователь давления с динамически настраиваемым диапазоном |
-
2014
- 2014-04-04 WO PCT/RU2014/000249 patent/WO2014171858A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135963C1 (ru) * | 1997-06-26 | 1999-08-27 | Московский государственный университет леса | Микрорезонаторный волоконно-оптический преобразователь физических величин |
| JP2010185729A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Fujikura Ltd | 分布型光ファイバ圧力センサケーブル |
| RU2010122460A (ru) * | 2010-06-02 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный | Волоконно-оптический преобразователь давления с динамически настраиваемым диапазоном |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109148128A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-04 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 变压器及其绕组 |
| CN114964604A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-30 | 长春理工大学 | 光纤压力传感器及螺旋感应光纤压力探测头的制作方法 |
| CN114964604B (zh) * | 2022-06-10 | 2023-07-18 | 长春理工大学 | 光纤压力传感器及螺旋感应光纤压力探测头的制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3234667B1 (en) | Dissimilar cores in multicore optical fiber for strain and temperature separation | |
| US20130094798A1 (en) | Monitoring Structural Shape or Deformations with Helical-Core Optical Fiber | |
| KR20120004817A (ko) | 광섬유 센서를 이용한 토압계 | |
| CN106153226A (zh) | 一种用于监测钢绞线预应力损失的装置 | |
| RU2016101220A (ru) | Внутрискважинная утяжеленная оптимизационная бурильная труба с оптоволокном | |
| CA2989301A1 (en) | Method for measuring the displacement profile of buildings and sensor therefor | |
| KR101856310B1 (ko) | 굽힘 센서 | |
| CN110632720A (zh) | 一种用于水温监测的超弱光纤光栅光缆 | |
| WO2014171858A1 (ru) | Распределенный волоконно-оптический сенсор давления | |
| CN110331974A (zh) | 一种基于弱光纤光栅阵列的新型油田测井光缆 | |
| RU122773U1 (ru) | Волоконно-оптический комбинированный сенсор распределения деформации и температуры | |
| CN210572929U (zh) | 一种用于水温监测的超弱光纤光栅光缆 | |
| RU135129U1 (ru) | Распределенный волоконно-оптический сенсор давления | |
| JP2008180580A (ja) | 分布型光ファイバセンサ | |
| KR101129261B1 (ko) | 직렬 연결을 통한 동시 다점 계측이 가능한 광섬유 브래그 격자 가속도 센서 | |
| RU2420719C1 (ru) | Волоконно-оптический датчик давления | |
| JP4726007B2 (ja) | 変位量検出装置 | |
| JP2006003197A (ja) | Ｆｂｇセンサ用光ケーブル | |
| RU152285U1 (ru) | Волоконно-оптический сенсор растяжения | |
| CN105823496A (zh) | 一种线形光纤感测装置 | |
| KR20120010295A (ko) | 부재 일체형 광섬유 격자 센서 구조 | |
| CN102374872A (zh) | 基于功能材料的光纤传感装置 | |
| RU196039U1 (ru) | Геофизический волоконно-оптический стабилизированный кабель | |
| RU157556U1 (ru) | Волоконно-оптический сенсор распределения давления | |
| JP2002048517A (ja) | 歪みセンシング用ケーブル及び歪み計測方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14785905 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 03-03-2016) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14785905 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |