具有鎧裝層的壓敏型光纜的製作方法
2023-05-25 21:54:21 2
專利名稱：具有鎧裝層的壓敏型光纜的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓力傳感用光纜，特別是涉及一種利用光纖的微彎損耗進行壓力 傳感的具有鎧裝層的光纜。
背景技術：
傳統的壓力傳感器，測量壓力的方法很多，有應變片測量法、光學測量法、霍爾效 應測量法、光柵尺測量法等等。但目前的諸多測量方法都不利於遠程測量與監控，尤其受外 界強電信號幹擾太大，遠程傳輸失真嚴重，測量機構複雜，可靠性差，不利於維護。另外，對 於易燃易爆環境現在所有利用電測的方法都不適宜，因為任何一點電火花都可能引起嚴重 的火災或爆炸事故，造成不可估量的損失。而光纖應力傳感器具有諸多優點，受到人們的關 注。如光纖光柵應力傳感器，人們研究的較多，光纖光柵解調成本較高，應用受到限制。光纖微彎傳感器是1980年J. N. Fields和J. H. Cole首次提出的，屬於光強調製型 光纖傳感器。它的工作原理是基於光纖的微彎而產生的光強損耗。當光纖微彎時，發生模式 藕合，導模散射為輻射模，從而產生微彎損耗。光纖微彎傳感器除了有一般光纖傳感器所具 有的靈敏度高、抗電磁幹擾、耐腐蝕、本質安全等的優點以外，還有結構簡單、所需部件少、 造價低、容易裝配等優點。特別是利用光時域分析儀技術還能組成分布式光纖測試系統，具 有非常重要的應用價值和現實意義。現有的壓敏光纜的結構見示意圖1，該壓敏光纜是用一根細纖維2螺旋纏繞在信 號光纖1上，在最外層是光纜的護層，該光纜的外徑約0. 8mm，結構簡單，抗側壓及抗拉力性 能較差，不能適應室外苛刻的環境條件，所以僅限於特殊的環境條件下使用。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種具有鎧裝層的壓敏型光纜，當壓 力變化時，通過確定光纖彎曲損耗的變化而感知壓力的變化的光纜，並且該光纜具有較大 的抗拉力和抗壓力能力。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種具有鎧裝層的壓敏型光 纜，其核心是信號光纖和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲，外圍依次是一層鎧裝層和外護層。本發明解決進一步技術問題的方案是所述的鎧裝層是由多根細纖維構成。本發明解決進一步技術問題的方案是所述的鎧裝層是由細纖維編織而成。本發明解決進一步技術問題的方案是所述的構成鎧裝層的細纖維是芳綸纖維、 金屬纖維、PB0纖維、高模量聚乙烯纖維或玻璃纖維。本發明解決進一步技術問題的方案是所述的信號光纖是緊套或半緊套光纖。本發明解決進一步技術問題的方案是所述的螺旋纏繞在信號光纖上的纖維是通 過膠黏劑固定在信號光纖上的。本發明解決進一步技術問題的方案是在所述的螺旋纏繞在信號光纖上的纖維與鎧裝層之間有一層薄膜材料層。本發明解決進一步技術問題的方案是所述的薄膜材料是聚酯薄膜、無紡布或阻 水帶。本發明解決進一步技術問題的方案是在所述的鎧裝層與外護層之間、或在外護 層內部有沿光纜縱向分布的抗張元件。本發明解決進一步技術問題的方案是在所述的外護層內填充有阻水材料，如阻 水油膏、阻水膨脹紗等。相對於現有技術的優點1、本發明的具有鎧裝層的壓敏型光纜有一層由細纖維構成的、具有柔性的鎧裝 層，不僅提高了改光纜的抗側壓、抗張應力的能力，增強了該光纜的環境適應能力，並且基 本沒有降低本發明光纜的可彎曲性能；2、本發明的光纜雖具有鎧裝層，但其柔性的鎧裝層並未對傳遞外界壓應力至光纜 核心、使信號光纖因微彎而導致的微彎損耗的能力產生影響；3、本發明的光纜其核心可採用緊套或半緊套光纖，使信號光纖有更多的保護層防 止該光纜在生產、敷設和使用中對信號光纖造成機械損傷；4、本發明的光纜中填充油阻水材料，從而防止水分子對信號光纖的侵蝕，使本光 纜具有更長的使用壽命。綜上所述，本發明結構簡單、設計合理、加工製作方便且使用方式靈活、易彎曲、使 用效果好，相較於現有技術，本發明的具有鎧裝層的壓敏型光纜的採用的由高強度細纖維 構成的柔性鎧裝層，使該壓敏光纜製造、存儲、運輸、使用方便，與普通光纜接近，可大幅度 降低了製造、使用成本，在不影響對壓應力探測的同時，能做到對大範圍、長距離的使用；當 有壓力作用於壓敏光纜時，光纜的橫截面變形，以一定螺距螺旋纏繞在信號光纖上的纖維 使信號光纖產生了微彎彎曲變形，從而改變信號光纖的彎曲損耗。這樣將壓力信號轉化為 光信號，通過信號光纖傳輸，可以實現遠端測量或分布式測量，並且精度高，可靠性好。下面通過附圖和實施例，對發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為現有的壓敏型光纜的結構示意圖。圖2為本發明的第一具體實施方式
的橫截面示意圖。圖3為本發明的第二具體實施方式
的橫截面示意圖。圖4為本發明的第三具體實施方式
的橫截面示意圖。附圖標記說明1-信號光纖；2-纖維絲； 3-外護層；10-鎧裝層；20-薄膜材料層；30-抗張元件。
具體實施例方式實施例1如圖2所示，本發明包括信號光纖1和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲2，外圍依 次是一層鎧裝層10和外護層3。實際加工製作時，所述的外護層3內部的空隙中填充有阻水材料。本實施例中，所述的外護層3在外界壓力下變形，從而將外力傳遞到螺旋纏繞在 信號光纖上的纖維絲2上，在壓力作用下，纖維絲2使信號光纖1產生彎曲變形，從而改變 信號光纖1的彎曲損耗，從而實現對信號光纖1中傳輸光強的調製。這樣將壓力信號轉化 為光信號，通過信號光纖1傳輸，可以實現遠端測量或分布式測量，並且精度高，可靠性好。 同時解決一些例如電磁幹擾等問題，從而也進一步提高傳感器的精度、可靠性並降低成本。 纖維絲2可以是高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯等材料，也可以是金屬纖維絲，如鋼絲、銅 絲等。鎧裝層10採用的是纖維材料，或使用纖維材料編織而成，纖維材料可以是芳綸纖維、 不鏽鋼絲、銅絲、PB0纖維、高模量聚乙烯纖維、玻璃纖維，以及其他高強度的纖維材料，通過 這些材料構成的鎧裝層10不僅增強對光纜側壓應力的防護，同時增加了光纜的軸向抗張 強度，並使該光纜仍具有良好的彎曲柔韌性，易於光纜的生產、存儲、運輸和使用。阻水材料 填充於外護層3以內的光纜的空隙中，阻水材料的應用，可進一步提高光纖的使用壽命，延 長該壓敏型光纜的使用時間。本發明的壓敏型光纜的採用的鎧裝層具有良好的彎曲柔韌性，使該壓敏光纜制 造、存儲、運輸、使用方便，與普通光纜接近，可大幅度降低了製造、使用成本，在不影響對壓 力的探測同時，能做到對大範圍、長距離的使用。實施例2如圖3所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述外護層3與鎧裝層10之間 有一層薄膜材料層，這樣可以防止該壓敏光纜在加工、使用中保持光纜的圓整性。本實施例 中，其餘部分的結構、連接關係和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖4所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述外護層3的內部、靠近鎧裝層 10附近有兩根抗張元件，可以是鋼絲或FRP棒，用以增強該壓敏光纜的抗張性能。本實施例 中，其餘部分的結構、連接關係和工作原理均與實施例1相同。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技 術方案的保護範圍內。
權利要求
具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於其包括信號光纖和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲，外圍依次是一層鎧裝層和外護層。
2.按照權利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於所述的鎧裝層是由多 根細纖維構成。
3.按照權利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於所述的鎧裝層是由細 纖維編織而成。
4.按照權利要求2或3所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於所述的構成鎧裝 層的細纖維是芳綸纖維、金屬纖維、PBO纖維、高模量聚乙烯纖維或玻璃纖維。
5.按照權利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於所述的信號光纖是緊 套或半緊套光纖。
6.按照權利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於所述的螺旋纏繞在信 號光纖上的纖維絲是通過膠黏劑固定在信號光纖上的。
7.按照權利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於在所述的螺旋纏繞在 信號光纖上的纖維與鎧裝層之間有一層薄膜材料層。
8.按照權利要求7所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於所述的薄膜材料是聚 酯薄膜、無紡布或阻水帶。
9.按照權利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於在所述的鎧裝層與外 護層之間、或在外護層內部有沿光纜縱向分布的抗張元件。
10.按照權利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特徵在於在所述的外護層內填 充有阻水材料。
全文摘要
本發明公開了一種具有鎧裝層的壓敏型光纜，該壓敏型光纜的核心是信號光纖和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲，外圍依次是一層鎧裝層和外護層。當有壓力作用於壓敏光纜時，螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲使信號光纖產生了彎曲變形，從而改變信號光纖的彎曲損耗。這樣將壓力信號轉化為光信號，通過信號光纖傳輸，實現遠端測量目的。其中，由細纖維材料構成的鎧裝層具有良好的彎曲柔韌性，使該壓敏光纜製造、存儲、運輸、使用方便，與普通光纜接近，可大幅度降低了製造、使用成本，並且不影響對壓力的探測。本發明結構簡單、設計合理、加工製作方便且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，若通過光時域反射計等測試儀器可以做到分布式壓力測量。
文檔編號G02B6/44GK101852904SQ20101020495
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月18日 優先權日2010年6月18日
發明者杜兵, 杜蔚, 杜迎濤 申請人:西安金和光學科技有限公司