CN101852904A - 具有铠装层的压敏型光缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有铠装层的压敏型光缆，该压敏型光缆的核心是信号光纤和螺旋缠绕在信号光纤上的纤维丝，外围依次是一层铠装层和外护层。当有压力作用于压敏光缆时，螺旋缠绕在信号光纤上的纤维丝使信号光纤产生了弯曲变形，从而改变信号光纤的弯曲损耗。这样将压力信号转化为光信号，通过信号光纤传输，实现远端测量目的。其中，由细纤维材料构成的铠装层具有良好的弯曲柔韧性，使该压敏光缆制造、存储、运输、使用方便，与普通光缆接近，可大幅度降低了制造、使用成本，并且不影响对压力的探测。本发明结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，若通过光时域反射计等测试仪器可以做到分布式压力测量。

Description

具有铠装层的压敏型光缆

技术领域

本发明涉及一种压力传感用光缆，特别是涉及一种利用光纤的微弯损耗进行压力传感的具有铠装层的光缆。

背景技术

传统的压力传感器，测量压力的方法很多，有应变片测量法、光学测量法、霍尔效应测量法、光栅尺测量法等等。但目前的诸多测量方法都不利于远程测量与监控，尤其受外界强电信号干扰太大，远程传输失真严重，测量机构复杂，可靠性差，不利于维护。另外，对于易燃易爆环境现在所有利用电测的方法都不适宜，因为任何一点电火花都可能引起严重的火灾或爆炸事故，造成不可估量的损失。而光纤应力传感器具有诸多优点，受到人们的关注。如光纤光栅应力传感器，人们研究的较多，光纤光栅解调成本较高，应用受到限制。

光纤微弯传感器是1980年J.N.Fields和J.H.Cole首次提出的，属于光强调制型光纤传感器。它的工作原理是基于光纤的微弯而产生的光强损耗。当光纤微弯时，发生模式藕合，导模散射为辐射模，从而产生微弯损耗。光纤微弯传感器除了有一般光纤传感器所具有的灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、本质安全等的优点以外，还有结构简单、所需部件少、造价低、容易装配等优点。特别是利用光时域分析仪技术还能组成分布式光纤测试系统，具有非常重要的应用价值和现实意义。

现有的压敏光缆的结构见示意图1，该压敏光缆是用一根细纤维2螺旋缠绕在信号光纤1上，在最外层是光缆的护层，该光缆的外径约0.8mm，结构简单，抗侧压及抗拉力性能较差，不能适应室外苛刻的环境条件，所以仅限于特殊的环境条件下使用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种具有铠装层的压敏型光缆，当压力变化时，通过确定光纤弯曲损耗的变化而感知压力的变化的光缆，并且该光缆具有较大的抗拉力和抗压力能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有铠装层的压敏型光缆，其核心是信号光纤和螺旋缠绕在信号光纤上的纤维丝，外围依次是一层铠装层和外护层。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的铠装层是由多根细纤维构成。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的铠装层是由细纤维编织而成。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的构成铠装层的细纤维是芳纶纤维、金属纤维、PBO纤维、高模量聚乙烯纤维或玻璃纤维。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的信号光纤是紧套或半紧套光纤。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的螺旋缠绕在信号光纤上的纤维是通过胶黏剂固定在信号光纤上的。

本发明解决进一步技术问题的方案是：在所述的螺旋缠绕在信号光纤上的纤维与铠装层之间有一层薄膜材料层。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的薄膜材料是聚酯薄膜、无纺布或阻水带。

本发明解决进一步技术问题的方案是：在所述的铠装层与外护层之间、或在外护层内部有沿光缆纵向分布的抗张元件。

本发明解决进一步技术问题的方案是：在所述的外护层内填充有阻水材料，如阻水油膏、阻水膨胀纱等。

相对于现有技术的优点：

1、本发明的具有铠装层的压敏型光缆有一层由细纤维构成的、具有柔性的铠装层，不仅提高了改光缆的抗侧压、抗张应力的能力，增强了该光缆的环境适应能力，并且基本没有降低本发明光缆的可弯曲性能；

2、本发明的光缆虽具有铠装层，但其柔性的铠装层并未对传递外界压应力至光缆核心、使信号光纤因微弯而导致的微弯损耗的能力产生影响；

3、本发明的光缆其核心可采用紧套或半紧套光纤，使信号光纤有更多的保护层防止该光缆在生产、敷设和使用中对信号光纤造成机械损伤；

4、本发明的光缆中填充油阻水材料，从而防止水分子对信号光纤的侵蚀，使本光缆具有更长的使用寿命。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、易弯曲、使用效果好，相较于现有技术，本发明的具有铠装层的压敏型光缆的采用的由高强度细纤维构成的柔性铠装层，使该压敏光缆制造、存储、运输、使用方便，与普通光缆接近，可大幅度降低了制造、使用成本，在不影响对压应力探测的同时，能做到对大范围、长距离的使用；当有压力作用于压敏光缆时，光缆的横截面变形，以一定螺距螺旋缠绕在信号光纤上的纤维使信号光纤产生了微弯弯曲变形，从而改变信号光纤的弯 曲损耗。这样将压力信号转化为光信号，通过信号光纤传输，可以实现远端测量或分布式测量，并且精度高，可靠性好。

下面通过附图和实施例，对发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有的压敏型光缆的结构示意图。

图2为本发明的第一具体实施方式的横截面示意图。

图3为本发明的第二具体实施方式的横截面示意图。

图4为本发明的第三具体实施方式的横截面示意图。

附图标记说明：

1-信号光纤；2-纤维丝；     3-外护层；

10-铠装层； 20-薄膜材料层；30-抗张元件。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，本发明包括信号光纤1和螺旋缠绕在信号光纤上的纤维丝2，外围依次是一层铠装层10和外护层3。实际加工制作时，所述的外护层3内部的空隙中填充有阻水材料。

本实施例中，所述的外护层3在外界压力下变形，从而将外力传递到螺旋缠绕在信号光纤上的纤维丝2上，在压力作用下，纤维丝2使信号光纤1产生弯曲变形，从而改变信号光纤1的弯曲损耗，从而实现对信号光纤1中传输光强的调制。这样将压力信号转化为光信号，通过信号光纤1传输，可以实现远端测量或分布式测量，并且精度高，可靠性好。同时解决一些例如电磁干扰等问题，从而也进一步提高传感器的精度、可靠性并降低成本。纤维丝2可以是高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯等材料，也可以是金属纤维丝，如钢丝、铜丝等。铠装层10采用的是纤维材料，或使用纤维材料编织而成，纤维材料可以是芳纶纤维、不锈钢丝、铜丝、PBO纤维、高模量聚乙烯纤维、玻璃纤维，以及其他高强度的纤维材料，通过这些材料构成的铠装层10不仅增强对光缆侧压应力的防护，同时增加了光缆的轴向抗张强度，并使该光缆仍具有良好的弯曲柔韧性，易于光缆的生产、存储、运输和使用。阻水材料填充于外护层3以内的光缆的空隙中，阻水材料的应用，可进一步提高光纤的使用寿命，延长该压敏型光缆的使用时间。

本发明的压敏型光缆的采用的铠装层具有良好的弯曲柔韧性，使该压敏光缆制造、存储、运输、使用方便，与普通光缆接近，可大幅度降低了制造、使用成本，在不影响对压力的探测同时，能做到对大范围、长距离的使用。

实施例2

如图3所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述外护层3与铠装层10之间有一层薄膜材料层，这样可以防止该压敏光缆在加工、使用中保持光缆的圆整性。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图4所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述外护层3的内部、靠近铠装层10附近有两根抗张元件，可以是钢丝或FRP棒，用以增强该压敏光缆的抗张性能。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：其包括信号光纤和螺旋缠绕在信号光纤上的纤维丝，外围依次是一层铠装层和外护层。

2.按照权利要求1所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：所述的铠装层是由多根细纤维构成。

3.按照权利要求1所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：所述的铠装层是由细纤维编织而成。

4.按照权利要求2或3所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：所述的构成铠装层的细纤维是芳纶纤维、金属纤维、PBO纤维、高模量聚乙烯纤维或玻璃纤维。

5.按照权利要求1所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：所述的信号光纤是紧套或半紧套光纤。

6.按照权利要求1所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：所述的螺旋缠绕在信号光纤上的纤维丝是通过胶黏剂固定在信号光纤上的。

7.按照权利要求1所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：在所述的螺旋缠绕在信号光纤上的纤维与铠装层之间有一层薄膜材料层。

8.按照权利要求7所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：所述的薄膜材料是聚酯薄膜、无纺布或阻水带。

9.按照权利要求1所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：在所述的铠装层与外护层之间、或在外护层内部有沿光缆纵向分布的抗张元件。

10.按照权利要求1所述具有铠装层的压敏型光缆，其特征在于：在所述的外护层内填充有阻水材料。

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