本發(fā)明涉及光纜技術領域，尤其涉及一種傳感光纜。
背景技術：
隨著光纖結構和特種光纜技術的快速發(fā)展，應用于高溫油井測熱應力的領域對光纖傳感技術提出了高要求。
目前使用的傳感光纜，對壓力和溫度檢測精確度低，熱傳導性差、溫度應力值需要補償修正，單芯測試取值少，所用光纖的結構設計不盡完善，其原因如下：
1、現(xiàn)有的高溫傳感光纜一般都使用鋼管保護層對傳感光纖進行保護，由于鋼管在受到外界壓力的情況下不會有明顯的變形，改進后的金屬鋼帶仍有變形后的恢復或抗力問題，外界壓力傳導到傳感光纖上的無損性不好，無法獲得準確的壓力測量值或需要修正來獲得；
2、現(xiàn)有的測溫、測應力的傳感光纜，在測溫度時多采用兩根耐高溫鎧裝松套光纖，每根含一至兩根單?；蚨嗄涡竟饫w，一個測溫度數(shù)值，一個測應變–溫度參數(shù)，并需要補償計算、進行修正。在測應力時多使用緊套光纖，多采用一根布置，無法對傳感光纜拉力壓力同時測試，因為傳感光纜多角度的往往一側受壓而另一側受拉力。
3、目前使用的傳感光纜的橫截面是圓形，容易在外力作用下不斷發(fā)生側向滾動。
由此，有必要提出一種不容易在外力作用下滾動，獲得多角度壓力值和溫度值的精確度高，且耐高溫、耐腐蝕性、機械強度好的能用于高溫油井油管內(nèi)或油管外溫度和壓力同時分布式監(jiān)測，能滿足一纜多場景應用的解決方案。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有傳感光纜容易在外力作用下發(fā)生滾動，壓力和溫度檢測精確度低，熱傳導性差、溫度應力值需要補償修正，單芯測試取值少的缺點，提出一種獲得多角度壓力值和溫度值的精確度高，且耐高溫、耐腐蝕性、機械強度好，能用于高溫油井油管內(nèi)或油管外溫度和壓力同時分布式監(jiān)測的傳感光纜。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，本發(fā)明提供的傳感光纜，包括傳感光纜護套及設置于所述傳感光纜護套內(nèi)部的緊套光纖及鎧裝松套光纖；其中，
所述傳感光纜護套包括從外至內(nèi)依次設置的外保護緩沖層、金屬編織網(wǎng)保護層、內(nèi)保護緩沖層；其中，所述外保護緩沖層的橫截面為凸凹弧形結構，所述金屬編織網(wǎng)保護層的橫截面為圓邊三角形結構；
所述緊套光纖為三根，所述三根緊套光纖呈等邊三角形布置于所述內(nèi)保護緩沖層內(nèi)，所述鎧裝松套光纖設置于所述等邊三角形的重心位置。
本發(fā)明的進一步的技術方案是，所述緊套光纖包括第一多芯光纖、包裹于所述第一多芯光纖的外部的緊包涂覆材料層，所述緊包涂覆材料層的橫截面為圓形結構。
本發(fā)明的進一步的技術方案是，所述鎧裝松套光纖包括金屬鎧裝管及設置于所述金屬鎧裝管內(nèi)部的第二多芯光纖。
本發(fā)明的進一步的技術方案是，位于每兩根所述緊套光纖之間且位于所述鎧裝松套光纖的外圍各設置有至少一根非金屬加強芯。
本發(fā)明的進一步的技術方案是，所述外保護緩沖層及內(nèi)保護緩沖層的制作材料為乙烯-四氟乙烯共聚物摻雜靜壓石墨制成的材料。
本發(fā)明的進一步的技術方案是，所述多芯光纖的制作材料采用純石英或摻雜有石英的材料制成，所述緊包涂覆材料層采用合金或可塑材料。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的傳感光纜，將外保護緩沖層的橫截面設計為凸凹弧形結構，避免了傳感光纜容易在外力作用下發(fā)生滾動，將設置于外保護緩沖層與內(nèi)保護緩沖層之間的金屬編織網(wǎng)保護層的橫截面設置為圓邊三角形結構，并在內(nèi)保護緩沖層內(nèi)設置呈等邊三角形布置的緊套光纖，在所述等邊三角形的重心位置設置鎧裝松套光纖，由此獲得的多角度壓力值和溫度值的精確度高，且耐高溫、耐腐蝕性、機械強度好，能用于高溫油井油管內(nèi)或油管外溫度和壓力同時分布式監(jiān)測，克服了現(xiàn)有技術中壓力和溫度檢測精確度低，熱傳導性差、溫度應力值需要補償修正，單芯測試取值少的缺點。
附圖說明
圖1是本發(fā)明提出的傳感光纜的結構示意圖。
附圖標號：
傳感光纜護套-10；
外保護緩沖層-101；
金屬編織網(wǎng)保護層-102；
內(nèi)保護緩沖層-103；
緊套光纖-20；
第一多芯光纖-201；
緊包涂覆材料層-202；
鎧裝松套光纖-30；
金屬鎧裝管-301；
第二多芯光纖-302；
非金屬加強芯-40。
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明的主要解決方案是：本發(fā)明提出的傳感光纜將外保護緩沖層的橫截面設計為凸凹弧形，避免了傳感光纜容易在外力作用下發(fā)生滾動，將設置于外保護緩沖層與內(nèi)保護緩沖層之間的金屬編織網(wǎng)保護層的橫截面設置為圓邊三角形，并在內(nèi)保護緩沖層內(nèi)設置呈等邊三角形布置的緊套光纖，在所述等邊三角形的重心位置設置鎧裝松套光纖，由此獲得的多角度壓力值的精確度高，且耐高溫、耐腐蝕性、機械強度好，能用于高溫油井油管內(nèi)或油管外溫度和壓力同時分布式監(jiān)測，克服了現(xiàn)有技術中壓力和溫度檢測精確度低，熱傳導性差、溫度應力值需要補償修正，單芯測試取值少的缺點。
目前使用的傳感光纜，對壓力和溫度檢測精確度低，熱傳導性差、溫度應力值需要補償修正，單芯測試取值少，所用光纖的結構設計不盡完善。
鑒于上述技術問題，本發(fā)明提出一種獲得的多角度壓力值和溫度值的精確度高，且耐高溫、耐腐蝕性、機械強度好，能用于高溫油井油管內(nèi)或油管外溫度和壓力同時分布式監(jiān)測的傳感光纜。
具體地，請參照圖1，圖1為本發(fā)明提出的傳感光纜的較佳實施例的結構示意圖。
本實施例提出的傳感光纜，包括傳感光纜護套10及設置于所述傳感光纜護套10內(nèi)部的緊套光纖20及鎧裝松套光纖30。
可以理解的是，為了提高所述傳感光纜護套10的耐高溫、耐腐蝕性和機械強度，并利于溫度向所述傳感光纜的中部傳導，提高測量溫度的準確性，本實施例中，所述傳感光纜護套10可以選用乙烯-四氟乙烯共聚物摻雜凈壓石墨的材料制成，當然，在其他實施例中，也可以選用其他耐高溫、耐腐蝕、機械強度好、熱傳導性好的材料。
所述傳感光纜護套10包括從外至內(nèi)依次設置的外保護緩沖層101、金屬編織網(wǎng)保護層102、內(nèi)保護緩沖層103。
其中，所述外保護緩沖層101的橫截面為凸凹弧形結構。所述外保護緩沖層101的凸弧形設計，用于油管內(nèi)時，利于探測三個主方向受力，用于油管外敷設時，凹弧形的設計可以更好的貼合管外壁，受力的傳輸效果好。如此，提高了壓力檢測精確度。值得提出的是，為防止敷設時卷繞，可以在所述外保護層的外表面設置一條標示線。
所述金屬編織網(wǎng)保護層102的橫截面為圓邊三角形結構。所述緊套光纖20為三根，所述三根緊套光纖20呈等邊三角形布置于所述內(nèi)保護緩沖層103內(nèi)，所述鎧裝松套光纖30設置于所述等邊三角形的重心位置。
所述金屬編織網(wǎng)保護層102圓邊形三角形結構具有如下優(yōu)點：
首先，使得所述金屬編織網(wǎng)保護層102的穩(wěn)定性更好，提高了所述金屬編織網(wǎng)保護層102的機械強度，三個圓邊處對應設置三根緊套光纖20，使所述三根緊套光纖20徑向受力均勻，三條直邊利于金屬網(wǎng)的受力傳導與復位。
其次，金屬編織網(wǎng)能夠加強所述內(nèi)保護緩沖層103、緊套光纖20及鎧裝松套光纖30的保護，具有穩(wěn)定的緩沖作用，可以確保所述緊套光纖20及鎧裝松套光纖30不直接面對傳感光纜變形的沖擊，不僅有利于提高測量值的準確度，而且安全性高，能夠提高所述緊套光纖20及鎧裝松套光纖30的使用壽命。
再次，由于所述金屬編織網(wǎng)是網(wǎng)狀結構，強度和韌性兼顧，因而在外界壓力對所述傳感光纜表面進行壓縮或拉伸時，金屬編織網(wǎng)能夠隨著外界壓力對所述外保護緩沖層101的壓縮或拉伸而同步變形，并將這種壓縮變形傳導到所述內(nèi)保護緩沖層103，從而將外力作用傳導到內(nèi)層壓力測試傳感光纖上，不會對光纖測量造成妨礙。
將所述三根緊套光纖20呈等邊三角形布置于所述內(nèi)保護緩沖層103內(nèi)，所述鎧裝松套光纖30設置于所述等邊三角形的重心位置具有如下優(yōu)點：
首先，由于所述三根緊套光纖20呈等邊三角形設置，結構對稱，各角度具有相同的測量環(huán)境，測得值之間具有較強的配合性，有利于提高最終獲得的多角度壓力值的精確度。
其次，所述鎧裝松套光纖30設置于所述等邊三角形的重心位置，既可以測得多組溫度數(shù)值，又可保障溫度傳導的多方向性，避免了因所述鎧裝松套光纖30與緊套光纖20的種類差異所需的補償計算或相關參數(shù)的輔助修正。
由此，本實施例提出的傳感光纜將外保護緩沖層101的橫截面設計為凸凹弧形結構，避免了傳感光纜容易在外力作用下發(fā)生滾動，將設置于外保護緩沖層101與內(nèi)保護緩沖層103之間的金屬編織網(wǎng)保護層102的橫截面設置為圓邊三角形結構，并在內(nèi)保護緩沖層103內(nèi)設置呈等邊三角形布置的緊套光纖20，在所述等邊三角形的重心位置設置鎧裝松套光纖30，由此獲得的多角度壓力值和溫度值的精確度高，且耐高溫、耐腐蝕性、機械強度好，能用于高溫油井油管內(nèi)或油管外溫度和壓力同時分布式監(jiān)測，克服了現(xiàn)有技術中壓力和溫度檢測精確度低，熱傳導性差、溫度應力值需要補償修正，單芯測試取值少的缺點。
進一步的，所述緊套光纖20包括第一多芯光纖201、包裹于所述第一多芯光纖201的外部的緊包涂覆材料層202，所述緊包涂覆材料層202的橫截面為圓形。所述鎧裝松套光纖30包括金屬鎧裝管301及設置于所述金屬鎧裝管301內(nèi)部的第二多芯光纖302。
具體實施時，所述緊套光纖20及所述鎧裝松套光纖30均可以采用二至七根纖芯，采用多根纖芯方便多組傳感信號的采集，有利于提高最終獲得的多角度壓力值和溫度值的精確度。
另外，所述多芯光纖可以采用耐高溫單模多芯光纖，所述纖芯的制作材料可以采用純石英材料或摻雜有石英的材料制成，一次包覆層為抗多芯間干擾材料，所述緊包涂覆材料層202可采用耐高溫的合金材料或可塑材料。
為了進一步提高所述傳感光纜的機械強度，作為一種實施方式，在位于每兩根所述緊套光纖20之間且位于所述鎧裝松套光纖30的外圍各設置有至少一根非金屬加強芯40。
具體實施時，所述非金屬加強芯40可以采用一至七根纖芯，并將所述非金屬加強芯40設置于所述兩根緊套光纖20的中間位置。
可以理解的是，采用多根纖芯可以提高所述傳感光纜的機械強度，采用非金屬加強芯40能有效降低所述傳感光纜的自重，當所述傳感光纜在油管中放纜時，非金屬加強芯40能承受較大范圍內(nèi)的拉力，從而對所述緊套光纖20及鎧裝松套光纖30起到更好的保護作用；將所述非金屬加強芯40設置于所述兩根緊套光纖20的中間位置，不僅能進一步提高所述非金屬加強芯40對所述緊套光纖20及鎧裝松套光纖30保護的均勻性，同時還降低了所述三根緊套光纖20之間的影響；另外，所述圓邊形結構的金屬編織網(wǎng)保護層102與所述非金屬加強芯40相互配合，使得具有一定余長的鎧裝松套光纖30溫度測量值更為準確。
下面對本發(fā)明的原理做進一步闡述：
為了實現(xiàn)溫度和多角度壓力同時分布式監(jiān)測，所述傳感光纜必須滿足以下條件：
1、所述鎧裝松套光纖可獲得外部傳導的溫度，且不受外界壓力的影響，則可準確測得所述傳感光纜所處環(huán)境中的溫度值；
2、所述緊套光纖以及鎧裝松套光纖需要對外界多角度壓力或拉力有響應，能夠對所述傳感光纜所處環(huán)境的壓力、拉力和溫度進行監(jiān)測，以實現(xiàn)溫度和壓力同時監(jiān)測。
本發(fā)明正是通過耐高溫中心管式螺旋金屬鎧裝松套光纖與導熱材料層的設計滿足了測溫度的基本要求，耐高溫耐腐蝕緊套光纖與金屬編織網(wǎng)保護層的設計滿足了測溫度應力的基本要求，同時，為了取得多角度的測量效果，設計三根耐高溫耐腐蝕緊套光纖以相互間隔120度方式在高強度耐高溫耐腐蝕導熱材料層即上述傳感光纜護套的內(nèi)部呈等邊三角形布置，而且設計內(nèi)部均裝有耐高溫包覆抗多芯間干擾材料的單模多芯光纖，可選擇2芯至7芯接續(xù)測試。耐高溫單模多芯光纖主要利用布里淵散射原理進行溫度–應變參數(shù)的測量。
綜上所述，本發(fā)明提出的傳感光纜，將外保護緩沖層101的橫截面設計為凸凹弧形結構，避免了傳感光纜容易在外力作用下發(fā)生滾動，將設置于外保護緩沖層101與內(nèi)保護緩沖層103之間的金屬編織網(wǎng)保護層102的橫截面設置為圓邊三角形結構，并在內(nèi)保護緩沖層103內(nèi)設置呈等邊三角形布置的緊套光纖20，在所述等邊三角形的重心位置設置鎧裝松套光纖30，由此獲得的多角度壓力值和溫度值的精確度高，且耐高溫、耐腐蝕性、機械強度好，能用于高溫油井油管內(nèi)或油管外溫度和壓力同時分布式監(jiān)測，克服了現(xiàn)有技術中壓力和溫度檢測精確度低，熱傳導性差、溫度應力值需要補償修正，單芯測試取值少的缺點。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。