CN108562310A - 一种漏水探测器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种漏水探测器，包括：光纤传感单元，所述光纤传感单元包括遇水形变装置和光纤，所述遇水形变装置用于在遇水时发生形变；所述光纤固定于所述遇水形变装置的形变表面，并随所述遇水形变装置形变时弯曲变形；光时域反射仪，与所述光纤传感单元连接，用于检测所述光纤两侧反射回所述光时域反射仪的光强度,以根据所述反射回所述光时域反射仪的光强度确定所述遇水形变装置所在的位置是否漏水。与现有的各种漏水检测设备相比，无需采用复杂的传感器和数据处理硬件设备，有效降低了漏水探测器的成本。

Description

一种漏水探测器

技术领域

本发明实施例涉及检测装置技术领域，尤其涉及一种漏水探测器。

背景技术

随着互联网技术的高速发展和广泛应用，对机房、实验室等精密仪器场所建设的重要性尤为突出，目前由于空调漏水或其它储水、供水管道漏水而导致设备仪器损坏的情况很多，为了防止漏水而导致仪器设备损坏的情况发生，确保机房、实验室等精密仪器的安全可靠运行，需要增设漏水检测报警设备，可以在损害发生前发出报警，通知工作人员及时处理，从而有效避免漏水带来的损失。

目前，可以采用电动阀门、液位传感器、温湿度传感器等设备检测漏水情况，但上述设备需要采用较为复杂的硬件设备，相对成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种漏水探测器，以解决现有技术中漏水检测装置结构复杂成本较高的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种漏水探测器，其特征在于，包括：

光纤传感单元，所述光纤传感单元包括遇水形变装置和光纤，所述遇水形变装置用于在遇水时发生形变；所述光纤固定于所述遇水形变装置的形变表面，并随所述遇水形变装置形变时弯曲变形；

光时域反射仪，与所述光纤传感单元连接，用于检测所述光纤两侧反射回所述光时域反射仪的光强度,以根据所述反射回所述光时域反射仪的光强度确定所述遇水形变装置所在的位置是否漏水。

可选的，所述遇水形变装置包括：

高分子吸水材料，所述高分子吸水材料用于在吸水时发生膨胀；

容器，所述容器用于盛放所述高分子吸水材料，并在高分子吸水材料膨胀时发生形变，所述容器包括至少一个透水面。

可选的，所述容器包括：

开口器皿和尼龙纱布，所述尼龙纱布覆盖所述开口器皿的开口处，并与所述开口器皿固定连接。

可选的，所述光纤通过金属丝固定在所述尼龙纱布的外表面。

可选的，所述高分子吸水材料包括：

聚丙烯酸钠盐。

可选的，所述漏水探测器还包括：松套管,所述松套管套设于所述光纤外侧，用于保护所述光纤。

可选的，所述漏水探测器包括：

至少两个位置不同的光纤传感单元，所述至少两个位置不同的光纤传感单元的光纤通过串联连接。

可选的，所述漏水探测器还包括：

报警器，所述报警器与所述光时域反射仪电连接，用于在光时域反射仪确定所述遇水形变装置所在的位置漏水时，发出警报。

本发明实施例提供的漏水探测器，通过在遇水形变装置上固定光纤，利用遇水形变装置在遇水时发生形变的特性，带动光纤产生弯曲变形，从而使得光纤产生弯曲损耗，并通过与所述光纤连接的光时域反射仪检测是否发生弯曲损耗，并在检测到弯曲损耗时，确定遇水形变装置所在的位置漏水。与现有的各种漏水检测设备相比，无需采用复杂的传感器和数据处理硬件设备，有效降低了漏水探测器的成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一提供的漏水探测器的结构示意图；

图2是图1所示漏水探测器中光纤传感单元的放大结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的漏水探测器中遇水形变装置在未发生漏水时的形状示意图；

图4是本发明实施例一提供的漏水探测器中遇水形变装置在发生漏水时的形状示意图；

图5是本发明实施例二提供的漏水探测器的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的漏水探测器的光强度测试曲线示意图。

图中：

1、开口容器；2、尼龙纱布；3、光纤；4、高分子吸水材料；5、金属丝；6、参考接头；7、传感接头；8、光时域反射仪；9、光纤传感单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，所述的上下左右指的是装置在通常使用状态的上下左右的位置。需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的漏水探测器的结构示意图，图2是图1所示漏水探测器中光纤传感单元的放大结构示意图。参见图1和图2所示，所述漏水探测器，包括：光纤传感单元以及与光纤传感单元连接的光时域反射仪，其中，光纤传感单元包括遇水形变装置和光纤，遇水形变装置用于在遇水时发生形变，光纤固定于遇水形变装置的形变表面，并随遇水形变装置形变时弯曲变形。光时域反射仪，用于检测光纤两侧反射回所述光时域反射仪的光强度,以根据所述反射回所述光时域反射仪的光强度确定所述遇水形变装置所在的位置是否漏水。

其中，光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。其基本原理是利用分析光纤中后向散射光或前向散射光的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗，当光纤某一点受温度或应力作用时，该点的散射特性将发生变化，因此通过显示损耗与光纤长度的对应关系来检测外界信号分布于传感光纤上的扰动信息。在进行测试时，与待测光纤连接，通过发射光脉冲到光纤内,然后在OTDR端口接收返回的信息来进行检测。因此，可以利用OTDR检测光纤是否发生弯曲损耗。在本实施例中，所述漏水探测器还包括：光纤传感单元，用于在漏水时降低光纤的光强度，以使得OTDR可以侦测到光纤发生弯曲损耗，进而确定光纤传感单元所在的位置存在漏水情况。

具体的，光纤传感单元，包括：遇水形变装置，遇水形变装置用于在遇水时发生形变；光纤，光纤固定于遇水形变装置的表面，并随遇水形变装置形变时弯曲变形。可选的，遇水形变装置可以采用由吸水膨胀橡胶材质等吸水形变材料制成的非规则形状的胶条或者胶块，并将光纤固定于遇水形变装置的表面，以使得在遇水形变装置在漏水时，通过吸收水分发生变形，并带动固定于遇水形变装置的表面的光纤发生弯曲变形，进而降低所述光纤的光强度。

继续参考图1所示，所述光纤的两端可以为两个接头，以方便与OTDR连接。通常接口可以采用多种形式。例如，可以采用FC、SC和LC等形式光纤连接器作为光纤接头。其中，FC型光纤连接器其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣；SC型光纤连接器的外壳呈矩形，紧固方式是采用插拔销闩式，不须旋转。LC型光纤连接器它采用操作方便的模块化插孔栓锁机理制成。一个作为参考接头，另一个作为传感接头。所述参考接头与所述OTDR连接，以使得所述OTDR能够检测所述光纤的传输衰减，进而判断所述光纤传感单元所在位置是否存在漏水的情况。所述传感接头可以空接，或者与其它光纤传感单元连接。

参见图2，所述遇水形变装置包括：高分子吸水材料，所述高分子吸水材料用于在吸水时发生膨胀；容器，所述容器用于盛放所述高分子吸水材料，并在高分子吸水材料膨胀时发生形变，所述容器包括至少一个透水面。示例性的，所述容器可以采用玻璃、陶瓷或金属等刚性材料。防止由于高分子吸水材料在吸水时发生膨胀，导致容器破损。所述容器包括至少有一个透水面，以使得水可以进入所述容器内，并被所述高分子吸水材料吸收及膨胀。所述高分子吸水材料可以采用聚丙烯酸钠盐。聚丙烯酸钠盐具有超强的吸水性，并且在吸水后，体积可膨胀原有体积的数倍。能够在漏水时，产生明显的膨胀变形。

可选的，所述容器可以包括：开口器皿和尼龙纱布，所述尼龙纱布覆盖所述开口器皿的开口处，并与所述开口器皿固定连接。采用开口器皿，可以保证水可以进入所述容器内，并被所述高分子吸水材料吸收及膨胀。并且高分子吸水材料在膨胀后通过所述开口溢出，产生较大的形变。所述容器还可包括尼龙纱布，所述尼龙纱布覆盖所述开口器皿的开口处，并与所述开口器皿固定连接。所述尼龙纱布的网孔目数可以根据高分子吸水材料的直径决定。通常需要尼龙纱布的网眼小于高分子吸水材料的直径，并且水能够透过尼龙纱布进入开口器皿中。由于所述高分子吸水材料通常为颗粒状，因此，需要将所述尼龙纱布覆盖在所述开口器皿的开口处，以避免所述高分子吸水材料从所述开口器皿的开口处漏出,并且采用尼龙纱布可使水顺利进入所述开口器皿中。使用尼龙纱布还可以在高分子吸水材料吸水膨胀时,能够随高分子吸水材料一起膨胀且不破裂。此外,也可通过其它具有一定柔韧度，且可以防止高分子吸水材料漏出及能透水的其它装置与所述容器互相配合使用。在本实施例中，所述开口器皿可以为开口瓶，将高分子吸水材料放入开口瓶中，以使得开口瓶中充满高分子吸水材料。将尼龙纱布覆盖住开口瓶，以使得高分子吸水材料不会从尼龙纱布处漏出，同时，也可使水进入到开口瓶中。具体的，可以选用网眼尺寸略小于1毫米的尼龙纱布。具体的，所述尼龙纱布可以各种方式固定在开口瓶的开口处，示例性的，可以通过粘贴或者金属丝绑定的方式将尼龙纱布固定在开口瓶的开口处，以使得所述尼龙纱布能够不随高分子吸水材料吸水膨胀时脱落。

相应的，所述光纤固定于尼龙纱布上，示例性的，可以通过粘贴或者金属丝绑定的方式固定于尼龙纱布上。可选的，可以利用金属丝将光纤跳线压在尼龙纱布上，以保证当高分子吸水材料吸水膨胀时，光纤会被挤压发生弯曲变形，从而产生弯曲损耗。

光纤的外径是标准的250微米，因此需要对其进行保护，通常在光纤外面增加各种保护材料。通常，在光纤外面可以裹上套管形成光缆。目前，存在各种直径规格的光缆。为了保证弯曲损耗效果明显，光缆的直径不能太大。如果光缆的直径过大，极容易产生较小的弯折，进而产生微小的弯曲损耗，影响最终的检测结果。因此，在本实施例中，可选用直径小于1毫米的普通的光缆，光缆中可以采用非抗弯单模光纤。此外，为了避免由于其它外界条件造成的较小的弯折，可以设置松套管，所述松套管可以是聚丙烯或尼龙制成的套。所述松套管套设于所述光纤外侧，用于保护所述光纤。采用松套管可以有效保护光纤免受内部应力与外部侧压力影响。由于光纤可以通过金属丝固定在尼龙纱布上，为了保证光缆的弯曲半径只受高分子吸水材料的膨胀程度的影响，而金属丝尺寸对弯曲半径的影响可以忽略不计。金属丝的直径应小于一定的范围，以避免由于金属丝过粗导致光纤弯曲变形，此外，为了防止金属丝断裂，金属丝还应具有一定的强度。因此，在本实施例中，可以选用直径为0.6毫米的铜丝作为金属丝，用于固定光纤。

下面结合本实施例提供的漏水探测器的工作过程对本发明进行详细描述。首先制作遇水形变装置，示例性的，选取开口瓶作为容器，将高分子吸水材料，例如聚丙烯酸钠盐放入开口瓶中，并充满所述开口瓶。在充填完成后，将选取的合适的尼龙纱布覆盖住开口瓶的开口处，并利用直径为0.6毫米的铜丝将尼龙纱布扎紧，所述尼龙纱布可以选用网眼尺寸略小于1毫米的尼龙纱布，既可以保证在漏水时，水能够进入开口瓶中，同时还可以防止高分子吸水材料漏出。

将光缆固定在尼龙纱布的外表面上。示例性的，可以选用直径小于1毫米的包括普通的非抗弯单模光纤的光缆，避免其中的光纤由于直径过大在正常摆放时产生微小的弯曲损耗的情况。此外，为了避免由于其它外界条件造成的较小的弯折，可以设置松套管，采用松套管可以有效保护光纤免受内部应力与外部侧压力影响。可选的，可以通过金属丝将光纤固定在尼龙纱布的外表面，为尽量减少金属丝对光纤弯曲度的影响，可以选取直径较小的金属丝，并且选取的金属丝应具有一定的强度，避免产生断裂情况。可选的，所述金属丝可以选用直径为0.6毫米的铜丝。

光纤的一端作为参考接头，另一端作为传感接头。参考接头与光时域反射仪连接，传感接头可以空接，或者与其它光纤传感单元连接。为了方便与光时域反射仪连接，可以将光纤的两端设置两个连接头，示例性的，可以采用FC、SC和LC等形式光纤连接器作为光纤接头。

在使用时，可以将所述光纤传感单元放入需要进行漏水检测的区域，而光时域反射仪则可以设置在工作人员便于查看的区域。图3是本发明实施例一提供的漏水探测器中遇水形变装置在未发生漏水时的形状示意图，在正常无漏水时，开口瓶中的高分子吸水材料无法接触到水，其并不会发生形变，因而固定在尼龙纱布外表面的光纤不会产生弯曲变形，不会产生光强度衰减。这时，光时域反射仪参考接头所得到的光信号与传感接头得到的光信号近似相同。因此，通过光时域反射仪在得到参考接头与传感接头两侧的光信号强度相同时，可以确定没有发生漏水。

在发生漏水时，水可以通过尼龙纱布进入到开口瓶中。开口瓶中的高分子吸水材料在遇到水后，发生膨胀，由于开口瓶为玻璃、陶瓷等不易变形的器具，因此，高分子吸水材料会向开口位置，即尼龙纱布覆盖的位置膨胀，并带动尼龙纱布形变。由于光纤通过金属丝固定在尼龙纱布的外表面，其可以随着尼龙纱布一起形变。在光纤发生形变时，其不可避免的会产生弯折。由于光纤在弯折时，通过光纤传递的光会产生弯曲损耗，光时域反射仪从传感接头得到的光强度明显低于参考接头得到的光强度。通过光时域反射仪从传感接头和参考接头得到的光强度的对比可以确定发生了漏水情况。

本实施例通过在遇水形变装置上固定光纤，利用遇水形变装置在遇水时发生形变的特性，带动光纤产生弯曲变形，从而使得光纤产生弯曲损耗，并通过与所述光纤连接的光时域反射仪检测是否发生弯曲损耗，并在检测到弯曲损耗时，确定遇水形变装置所在的位置漏水。与现有的各种漏水检测设备相比，无需采用复杂的传感器和数据处理硬件设备，有效降低了漏水探测器的成本。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述漏水探测器还包括：报警器，所述报警器与所述光时域反射仪电连接，用于在光时域反射仪确定所述遇水形变装置所在的位置漏水时，发出警报。示例性的，所述报警器可以通过软件或者硬件方式实现。例如：在通过软件实现时，可以采集光时域反射仪中传感接头和参考接头两侧的光强度，并将二者之间的光强度进行比较，在二者差值大于预设的阈值时，确定漏水，发出声音、文字或者图像提示。在通过硬件方式实现时，所述报警器可以通过比较器将传感接头和参考接头两侧的光强度所转换的电信号进行比较，并在传感接头端的光转换的电信号小于参考接头侧的光转换的电信号时，导通报警电路进行报警。通过增加报警器，可以实现自动对光强度进行检测和比较，能够在确定漏水时，发出警报提示。

实施例二

本实施例以上述实施例为基础进行优化，图5是本发明实施例二提供的漏水探测器的结构示意图。参见图5，所述漏水探测器包括：至少两个位置不同的光纤传感单元，所述至少两个位置不同的光纤传感单元的光纤通过串联连接。示例性的，所述漏水探测器包括多个光纤传感单元，所述光纤传感单元包括遇水形变装置和光纤，所述遇水形变装置用于在遇水时发生形变；所述光纤固定于所述遇水形变装置的形变表面，并随所述遇水形变装置形变时弯曲变形。其中，每个光纤传感单元中的光纤可串联连接。在使用时，多个光纤传感单元分布在不同的漏水探测位置，通过光纤串联将多个光纤传感单元进行连接。可选的，可以通过一根总线光纤将多个光纤传感单元串联连接起来。由于每个光纤传感单元到光时域反射仪的总光纤总长度是确定的，当光时域反射仪探测某个光纤传感单元存在漏水情况，并测出漏水距离时，就能确定漏水发生的位置。图6是本发明实施例一提供的漏水探测器的光强度测试曲线示意图，由图6可以看出，根据光强度可以确定具体哪一个光纤传感单元是否存在漏水情况。串联的光纤传感单元的数量以及总光纤总长度受限于光时域反射仪的动态测试范围。

本实施例通过将漏水探测器具体优化为：包括至少两个位置不同的光纤传感单元，所述至少两个位置不同的光纤传感单元的光纤通过串联连接。可以同时检测多个位置是否发生漏水情况。并可以根据光时域反射仪准确的测定漏水的具体距离。与现有的各种漏水检测设备相比，无需采用复杂的传感器和数据处理硬件设备，有效降低了漏水探测器的成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间的相同或相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种漏水探测器，其特征在于，包括：

光纤传感单元，所述光纤传感单元包括遇水形变装置和光纤，所述遇水形变装置用于在遇水时发生形变；所述光纤固定于所述遇水形变装置的形变表面，并随所述遇水形变装置形变时弯曲变形；

光时域反射仪，与所述光纤传感单元连接，用于检测所述光纤两侧反射回所述光时域反射仪的光强度,以根据所述反射回所述光时域反射仪的光强度确定所述遇水形变装置所在的位置是否漏水。

2.根据权利要求1所述的漏水探测器，其特征在于，所述遇水形变装置包括：

高分子吸水材料，所述高分子吸水材料用于在吸水时发生膨胀；

容器，所述容器用于盛放所述高分子吸水材料，并在高分子吸水材料膨胀时发生形变，所述容器包括至少一个透水面。

3.根据权利要求2所述的漏水探测器，其特征在于，所述容器包括：

开口器皿和尼龙纱布，所述尼龙纱布覆盖所述开口器皿的开口处，并与所述开口器皿固定连接。

4.根据权利要求3所述的漏水探测器，其特征在于，所述光纤通过金属丝固定在所述尼龙纱布的外表面。

5.根据权利要求2所述的漏水探测器，其特征在于，所述高分子吸水材料包括：

聚丙烯酸钠盐。

6.根据权利要求1所述的漏水探测器，其特征在于，所述漏水探测器还包括：松套管，所述松套管套设于所述光纤外侧，用于保护所述光纤。

7.根据权利要求1所述的漏水探测器，其特征在于，所述漏水探测器包括：

至少两个位置不同的光纤传感单元，所述至少两个位置不同的光纤传感单元的光纤通过串联连接。

8.根据权利要求1-7任一所述的漏水探测器，其特征在于，所述漏水探测器还包括：

报警器，所述报警器与所述光时域反射仪电连接，用于在光时域反射仪确定所述遇水形变装置所在的位置漏水时，发出警报。