一種利用微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的架空裸線的製作方法
2023-12-10 00:58:06
專利名稱：一種利用微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的架空裸線的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖的分布式在線測量傳感，尤其涉及一種微形傳感光單元和嵌入式運用該結構的電纜、光纜、架空裸線及海纜。
背景技術：
光纖傳感技術是以光為載體、以光纖為媒質、感知外界信息的新型傳感技術。利用光纖的各種特性，光纖可以做成各類傳感器，但它在空間是點狀分布，除了測量點不連續外，還額外需要傳輸線(光纜或電纜)。分布式光纖測量傳感系統能在整條光纖的連續長度上，以距離的連續函數形式給出被測信息隨光纖長度方向的變化，所用的光纖或光纜除了直接成為分布式傳感元件還同時用於檢測信息的傳輸。近年來，利用通信光纜或通信光纜中的光單元作為傳感傳輸元件的光纖分布式傳感技術己廣泛應用在輸油氣管的洩漏、輸電線纜的溫度、光纜警戒圍欄、大壩橋梁結構健康檢測等場合。分布式光纖測量傳感系統大致可分為溫度和應變(應力)兩大類，兩者都希望外界的溫度和應變(應力)儘快地傳遞並作用到光纖上。然而，所有常規通信光纜的結構(包括光單元)設計前提和基本原則都是使纜內的光纖與外部影響(溫度、外力、振動、溼潮環境等)尤其對是對外部應力儘可能地隔離，以保證光信號在不受外部影響的條件下可靠傳輸。所以，對常規通信光纜來說，必定要有一個「應力應變窗口」，即光纜在一定的範圍內發生應變時，其中的光纖不受到應力從而不發生應變。為了達到此目的，主要同時採用兩種方法:其一是光纖在保護管(光單元)內是鬆弛的，因通信光纜內光纖數量較多，故光單元的尺寸比較大；其二是光纖相對保護管有冗餘長度(光纖餘長)，為了滿足應力應變窗口的需要，該餘長應足夠大。較大的光單元尺寸使外界物理場信息對光纖的傳遞產生較大時延，而足夠大的餘長在較寬的應變範圍內使光纖不敏感。所以，釆用常規通信光纜或光單元的光纖分布式傳感技術靈敏度低、實時性較差，顯然，把常規通信光纜作為分布式傳感用並不是最理想的。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種微形傳感光單元。本發明的另一個目的是提供一種運用該微形傳感光單元結構的電纜、光纜、架空裸線及海纜。本發明採用的技術方案是:
微形傳感光單元，嵌入纜線的內部或外部，它包括微形傳感光單元本體，所述微形傳感光單元本體包括傳感用光纖，所述傳感用光纖外包覆有密封的不鏽鋼管，所述不鏽鋼管內填充有阻水纖膏；所述傳感用光纖的數量為I根或2根或多根，所述不鏽鋼管內光纖餘長範圍為:0 <餘長< 0.03%。
所述不鏽鋼管外包覆有護套。一種利用所述的微形傳感光單元進行測溫的電纜，所述電纜包括導體芯線和電纜外護套，還包括微型傳感光單元，所述微形傳感光單元的不鏽鋼管外包覆有護套，所述帶有護套的微型傳感光單元與電纜芯線同步絞合於電纜的內部或纏繞於電纜外護套的外部。一種利用所述的微形傳感光單元進行應變傳感的光纜，所述光纜包括管道光纜和埋地光纜，所述管道光纜包括常規通信用光單元和光纜外護套，所述埋地光纜包括常規通信用光單元、光纜鎧裝鋼絲和光纜外護套，還包括微型傳感光單元，所述微型傳感光單元不帶護套，所述不帶護套的微型傳感光單元與常規通信用光單元同步絞合於管道光纜內部，所述不帶護套的微型傳感光單元與光纜鎧裝鋼絲同步絞合於埋地光纜的常規通信用光單元與光纜外護套之間。一種利用所述的微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的架空裸線，所述架空裸線包括光纖複合架空地線和光纖複合架空相線，所述光纖複合架空地線包括常規通信用光單元和鋁包鋼線，所述光纖複合架空相線包括常規通信用光單元、鋁包鋼線和電工鋁或鋁合金線，還包括微型傳感光單元，所述微型傳感光單元不帶護套，所述不帶護套的微型傳感光單元與常規通信用光單元同步絞合於光纖複合架空地線的鋁包鋼線內部，所述不帶護套的微形傳感光單元與電工鋁或鋁合金線同步絞合於光纖複合架空相線內部。一種利用所述的微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的海纜，所述海纜包括海底通信光纜和海底光電複合纜，所述海底通信光纜包括常規通信用光單元和光纜鎧裝鋼絲，所述海底光電複合纜包括常規通信用光單元、光纜鎧裝鋼絲、電纜導電線芯和電纜外護套，還包括微型傳感光單元，所述微型傳感光單元不帶護套，所述不帶護套的微型傳感光單元與常規通信用光單元同步絞合於海底通信光纜內部；所述微形傳感光單元包括帶護套的微型傳感光單元和不帶護套的微型傳感光單元，所述帶護套的微形傳感光單元與光纜鎧裝鋼絲同步絞合於海底光電複合纜的常規通信用光單元與電纜導電線芯之間，所述不帶護套的微型傳感光單元與光纜鎧裝鋼絲同步絞合於海底光電複合纜的電纜外護套內。本發明的優點是:對外界被測信息靈敏度高、對溫度和應變實時反應且嵌入工藝簡單、不改變原來光電纜性能，不鏽鋼材料的導熱性能遠優於常規光纜光單元的塑料材料，因而可以實時反應溫度變化，管內較小的光纖餘長縮小了光纖「應力應變窗口」的區域，提高了光纖對外界應力(應變)反應的靈敏度，微形傳感光單元可不改變光電纜原來結構和性能而嵌入在光纜和電纜的適當部位中。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。圖1是不帶護套的微形傳感光單元結構示意圖。圖2是帶護套的微形傳感光單元結構示意圖。圖3是利用微形傳感光單元進行內部測溫的電纜結構示意圖。圖4是利用微形傳感光單元進行表面測溫的電纜結構示意圖。圖5是利用微形傳感光單元進行應變傳感的管道光纜結構示意圖。圖6是利用微形傳感光單元進行應變傳感的埋地光纜結構示意圖。圖7是利用微形傳感光單元進行溫度測量和應變傳感的光纖複合架空地線結構示意圖。圖8是利用微形傳感光單元進行溫度測量和應變傳感的光纖複合架空相線結構示意圖。圖9是利用微形傳感光單元進行應變傳感的海底通信光纜結構示意圖。圖10是利用微形傳感光單元進行應變傳感的海底光電複合纜結構示意圖。其中:1、傳感用光纖，2、阻水纖膏，3、不鏽鋼管，4、護套，5、帶護套的微形傳感光單元，6、不帶護套的傳感光單元，7、電纜導體芯線，8、電纜外護套，9、常規通信用光單元，10、光纜鎧裝鋼絲，11、光纜外護套，12、鋁包鋼線，13、電工鋁線或鋁合金線，14、電纜導電線芯。
具體實施例方式實施例1
如圖1和2所示的微形傳感光單元，嵌入纜線的內部或外部，它包括微形傳感光單元本體，微形傳感光單元本體包括傳感用光纖1，傳感用光纖I外包覆有密封的不鏽鋼管3，不鏽鋼管3內填充有阻水纖膏2 ;傳感用光纖I的數量為I根或2根或多根，不鏽鋼管3內光纖餘長範圍為:0 <餘長< 0.03%。不鏽鋼管3外也可以包覆有護套4。微形傳感光單元由專用設備製造，微形傳感光單元的保護管通常用厚度為
0.15mm-0.2mm的不鏽鋼管3經成型、雷射焊接、定徑拉拔製成，在不鏽鋼管3成型的同時輸入傳感用光纖I和阻水纖膏2，傳感用光纖I的數量通常為I 2根，也可以為多根。傳感用光纖I可以是常規多模或單模光纖，也可以是其他特種光纖，多根光纖一般是同類型的，也可以是不同類型光纖的混合，管內的光纖餘長應小於0.03%，不允許負餘長，管內的阻水纖膏2具有阻水作用，根據不同的應用環境，阻水纖膏2還可單獨或同時具有另外一些特性，如吸氫、耐低溫、耐高溫、導熱等性能，根據需要，在製成的微形不鏽鋼管3傳感光單元I外擠制適當厚度的聚乙稀等適用材料的護套4。實施例2
如圖3和4所示，利用實施例1所述的微形傳感光單元進行測溫的電纜，電纜包括電纜導體芯線7和電纜外護套8，還包括微型傳感光單元，微形傳感光單元的不鏽鋼管3外包裹有護套4，帶有護套的微型傳感光單元5與電纜導體芯線7同步絞合於電纜的內部或纏繞於電纜外護套8的外部。本實施例中由於電纜有絕緣要求，一般採用帶護套的微形傳感光單元5，圖3是檢測電纜內部溫度的電纜結構示意圖，帶護套的傳感光單元5可以為I根或多根，圖3中是3根帶護套的傳感光單元5與電纜芯線同步絞合。圖4是檢測電纜外表面溫度的電纜結構示意圖，帶護套的傳感光單元5可以為I根或多根，圖4中是I根帶護套的傳感光單元5纏繞於電纜外護套8的外部。實施例3
如圖5所示，利用實施例1所述的微形傳感光單元進行應變傳感的管道光纜，管道光纜包括常規通信用光單元9和光纜外護套11，還包括微型傳感光單元，微型傳感光單元不帶護套，不帶護套的微型傳感光單元6與常規通信用光單元9同步絞合於管道光纜內部。不帶護套的微形傳感光單元6的外徑與常規通信光單元9的間隙配合，使之與常規通信光單元9組成的圓形軌跡相切。如圖6所示，利用實施例1所述的微形傳感光單元進行應變傳感的埋地光纜，埋地光纜包括常規通信用光單元9、光纜鎧裝鋼絲10和光纜外護套11，還包括微型傳感光單元，微型傳感光單元不帶護套，不帶護套的微型傳感光單元6與光纜鎧裝鋼絲10同步絞合於埋地光纜的常規通信用光單元9與光纜外護套11之間。光纜鎧裝鋼絲10位於光纜外護套11和常規通信用光單元9之間，不帶護套的微形傳感光單元6的外徑應是光纜鎧裝鋼絲10標稱徑的負公差，在生產過程中應控制微形傳感光單元的放線張力。實施例4
如圖7所示，利用實施例1所述的微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的光纖複合架空地線，光纖複合架空地線包括常規通信用光單元9和鋁包鋼線12，還包括微型傳感光單元，微型傳感光單元不帶護套，不帶護套的微型傳感光單元6與常規通信用光單元9同步絞合於光纖複合架空地線的鋁包鋼線12內部。如圖8所示，利用實施例1所述的微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的光纖複合架空相線，光纖複合架空相線包括常規通信用光單元9、鋁包鋼線12和電工鋁線或鋁合金線13，還包括微型傳感光單元，微型傳感光單元不帶護套，不帶護套的微形傳感光單元6與電工鋁線或鋁合金線13同步絞合於光纖複合架空相線內部。圖7所示的光纖複合架空地線和圖8所示的光纖複合架空相線只是架空裸線的兩種，架空裸線是包括鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線、光纖複合架空地線、光纖複合架空相線等一切以金屬圓線同心絞為特徵的絞線，它們的絞線結構雷同，對於多絞層結構，微形傳感光單元可以嵌入不同絞層，但其外徑應與同層金屬單線間隙配合，使之與同層金屬單線組成的圓形軌跡相切，在生產過程中應控制微形傳感光單元的放線張力。實施例5
如圖9所示，利用實施例1所述的微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的海底通信光纜，海底通信光纜包括常規通信用光單元9和光纜鎧裝鋼絲10，還包括微型傳感光單元，微型傳感光單元不帶護套，不帶護套的微形傳感光單元6與光纜鎧裝鋼絲10同步絞合於海底通信光纜內部。如圖10所示，利用實施例1所述的微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的海底光電複合纜，海底光電複合纜包括常規通信用光單元9、光纜鎧裝鋼絲10、電纜導電線芯14和電纜外護套8，還包括微型傳感光單元，微形傳感光單元包括帶護套的微型傳感光單元5和不帶護套的微型傳感光單元6,帶護套的微形傳感光單元5同步絞合於海底光電複合纜的常規通信用光單元9與電纜導電線芯14之間，不帶護套的微型傳感光單元6與光纜鎧裝鋼絲10同步絞合於海底光電複合纜的電纜外護套8內。海纜主要包括海底通信光纜和海底光電複合纜兩大類，除了纜芯外，光纜鎧裝鋼絲10有單層鎧裝和雙層及多層鎧裝等型式。本發明在不改變線纜原有性能的前提下嵌入實施例1的微形傳感光單元結構，提高了光纖對外界應力(應變)反應的靈敏度、對溫度和應變實時反應，本發明對光纖型號不受限制，所有型號的光纖均適用於本發明的結構。本發明以實施例1的微形傳感光單元結構作為纜線結構組成部分的不限於上述實施例，本實施例未舉出的其他線纜或光纜結構仍屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種利用微形傳感光單元進行測量溫度和應變傳感的架空裸線，嵌入纜線的內部或外部，它包括微形傳感光單元本體，所述微形傳感光單元本體包括傳感用光纖，所述傳感用光纖外包覆有密封的不鏽鋼管，所述不鏽鋼管內填充有阻水纖膏；所述傳感用光纖的數量為I根或2根或多根，所述不鏽鋼管內光纖餘長範圍為:0 <餘長< 0.03%，所述不鏽鋼管外包覆有護套，所述架空裸線包括光纖複合架空地線和光纖複合架空相線，所述光纖複合架空地線包括常規通信用光單元和鋁包鋼線，所述光纖複合架空相線包括常規通信用光單元、鋁包鋼線和電工鋁或鋁合金線，其特徵在於:所述微形傳感光單元不帶護套，所述不帶護套的微形傳感光單元與常規通信用光單元同步絞合於光纖複合架空地線的鋁包鋼線內部，所述不帶護套的微形傳感光單元與電工鋁或鋁合金線同步絞合於光纖複合架空相線內部。
全文摘要
本發明涉及微形傳感光單元，嵌入纜線的內部或外部，它包括微形傳感光單元本體，其特徵是微形傳感光單元本體包括傳感用光纖，傳感用光纖外包覆有密封的不鏽鋼管，不鏽鋼管內填充有阻水纖膏；所述傳感用光纖的數量為1根或2根或多根，不鏽鋼管內光纖餘長範圍為0≤餘長＜0.03%。本發明還涉及嵌入式應用上述結構的電纜、光纜、架空裸線及海纜。本發明對外界被測信息靈敏度高、對溫度和應變實時反應且嵌入工藝簡單、不改變原來光電纜性能，可以實時反應溫度變化，管內較小的光纖餘長縮小了光纖「應力應變窗口」的區域，提高了光纖對外界應力(應變)反應的靈敏度，微形傳感光單元可不改變光電纜原來結構和性能而嵌入在光纜和電纜的適當部位中。
文檔編號G01K11/32GK103148954SQ20121035666
公開日2013年6月12日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者徐軍, 黃俊華 申請人:江蘇通光光電子有限公司