CN103487878B - 具有通信和传感功能的光纤单元及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有通信和传感功能的光纤单元，该光纤单元包括一根处于中心的紧包光纤传感单元和换向绞合在紧包光纤传感单元上的若干通信用预涂覆光纤及在外松套的光纤单元保护管。本发明还公开了具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，紧包光纤传感单元通过由可逆低速电机驱动的分线转盘的中心孔，用多根预涂覆光纤穿过分线转盘的分配孔缠绕在紧包光纤传感单元上形成光纤束，将该光纤束导入光纤束会聚装置，启动光纤绞合装置和光纤单元保护管成型设备，预涂覆光纤以一定的角度和周期換向绞合在紧包光纤传感单元上。本发明光纤单元使通信传输不受外界干扰，又保持了对外界物理场变化的传感灵敏度，同一根光纤单元获得了传感和通信的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤单元，尤其涉及一种具有通信和传感功能的光纤单元。
本发明还涉及一种具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法。
背景技术
分布式光纤测量传感系统以光缆中的光纤作为传感元件，在整条光纤的连续长度上，以距离的连续函数形式给出被传感信息随光纤长度方向的变化，所用的光纤还同时用于被传感信息的传输。
对光缆的通信功能而言，其结构的设计原则是使缆内的光纤与外部温度、外力、振动、湿潮环境等影响尽可能地隔离，以保证光信号在不受外部影响的条件下可靠传输。因此，通信光缆主要采用松结构技术，即光纤单元中的光纤在保护管内是松弛的，并且相对于光缆有足够的光纤余长。
对光缆的传感功能而言，其结构的设计基本原则是让外部的某一个或某几个被传感信息灵敏和实时地传递给缆内的光纤。因此，传感缆主要采用紧结构技术，即通常采用紧包光纤，且在缆内几乎没有余长。
松结构光缆可以用于传感，但通常灵敏度不够；紧结构光缆可以用于通信，但外界的扰动容易影响通信质量。为了兼顾通信和传感功能，在光缆中可以同时容纳多个通信用的松结构光纤单元和传感用紧结构光纤单元。
但是，某些光缆（如OPGW、OPPC或海光缆等）如采用多个光纤单元，会对的缆的结构、性能及造价等方面产生重大影响，迫切需要单个光纤单元同时具有通信和传感功能。
发明内容
本发明提供一种具有通信和传感功能的光纤单元，该光纤单元同时具有通信和传感功能，
本发明还提供一种具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法。
本发明采用的技术方案是：
具有通信和传感功能的光纤单元，该光纤单元包括一根处于中心的紧包光纤传感单元和换向绞合在紧包光纤传感单元上的若干通信用预涂覆光纤和在外松套的光纤单元保护管。
所述预涂覆光纤表面含有用于识别纤序的颜色或色环。
所述光纤单元保护管内还填充有阻水材料。
所述紧包光纤传感单元为单芯或多芯的紧包光纤。
所述紧包光纤内部可根据需要含有加强元件。
具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，用一根紧包光纤传感单元通过分线转盘的中心孔，用多根预涂覆光纤穿过分线转盘的分配孔缠绕在紧包光纤传感单元上形成光纤束，将该光纤束导入光纤束会聚装置，启动光纤绞合装置和光纤单元保护管成型设备，给紧包光纤传感单元施加放线张力使之准直，给预涂覆光纤施加放线张力，紧包光纤传感单元施加的放线张力大于预涂覆光纤施加的放线张力，在光纤单元保护管成型的同时，预涂覆光纤即以一定的角度和周期换向绞合在紧包光纤传感单元上。
通过光纤单元保护管成型设备上的填充装置向光纤单元保护管内填充阻水材料。
所述光纤绞合装置包括一个由可逆低速电机驱动的开有中心孔、沿轴心均布若干分配孔的分线转盘，该中心孔用于紧包光纤传感单元直接通过，沿轴心均布的分配孔用于将预涂覆光纤穿过并进行纤序分配。
所述光纤束会聚装置为一根金属管，该金属管的内径能容纳紧包光纤传感单元和围绕紧包光纤传感单元之上的预涂覆光纤组成的光纤束，该金属管的外径能穿入光纤单元保护管的内孔并留有间隙。
所述光纤单元保护管成型设备为金属或非金属松套管制造设备。
本发明的有益效果：处于中心的紧包光纤传感单元余长很小，保持了对外界物理场变化的传感灵敏度；換向缠绕在紧包光纤传感单元上的预涂覆光纤获得了所需的余长，使通信传输不受外界干扰；同一根光纤单元获得了传感和通信的功能，减小了缆的结构、提高了性能、降低了造价。
附图说明
图1是本发明具有通信和传感功能的光纤单元横截面示意图。
图2是含加强元件的多芯紧包光纤传感单元横截面示意图。
图3为本发明制造方法中装置布置的示意图。
图4为本发明光纤绞合装置分线转盘示意图。
其中：1、紧包光纤传感单元，2、预涂覆光纤，3、阻水材料，4、光纤单元保护管，5、光纤绞合装置，6、分线转盘，7、中心孔，8、分配孔，9、光纤束会聚装置，10、光纤单元保护管成型设备，11、加强元件。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1至4所示，本发明的具有通信和传感功能的光纤单元，该光纤单元包括一根处于中心的紧包光纤传感单元1和换向绞合在紧包光纤传感单元1上的若干通信用预涂覆光纤2和在外松套的光纤单元保护管4。
预涂覆光纤2表面含有用于识别纤序的颜色或色环，预涂覆光纤2是外径通常为0.25mm的着色光纤，多根预涂覆光纤2从放线架上放出的张力应保持一致。
光纤单元保护管4内还填充有阻水材料3。
紧包光纤传感单元1为单芯或多芯的紧包光纤，紧包光纤传感单元1是一根外径通常为0.5mm～3.0mm的单芯、多芯的紧包光纤或内含加强元件11的光纤单元，它从放线架上放出的张力应至少是预涂覆光纤2的1-2倍。加强元件11通常为芳纶纤维等非金属材料。
多根预涂覆光纤2在紧包光纤传感单元1周围同心排列的覆盖率宜为90%～95%。
具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，用一根紧包光纤传感单元1通过分线转盘6的中心孔7，用多根预涂覆光纤2穿过分线转盘6的分配孔8缠绕在紧包光纤传感单元1上形成光纤束，将该光纤束导入光纤束会聚装置9，启动光纤绞合装置5和光纤单元保护管成型设备10，给紧包光纤传感单元1施加放线张力使之准直，给预涂覆光纤2施加放线张力，紧包光纤传感单元1施加的放线张力大于预涂覆光纤2施加的放线张力，在光纤单元保护管4成型的同时，预涂覆光纤2即以一定的角度和周期换向绞合在紧包光纤传感单元1上。如果有需要，可通过光纤单元保护管成型设备10上的填充装置向光纤单元保护管4内填充阻水材料3。
光纤绞合装置5包括一个由可逆低速电机驱动的开有中心孔7、沿轴心均布若干分配孔8的分线转盘6，该中心孔7用于紧包光纤传感单元1直接通过，沿轴心均布的分配孔8用于将预涂覆光纤2穿过并进行纤序分配。这些分配孔8采用精密陶瓷等光滑的耐磨材料制成。
分线转盘6的转动应连续平滑、換向时应无冲击，它控制着预涂覆光纤2在紧包光纤传感单元1上的绞合角度和节距，在光纤单元保护管成型设备10的正常线速度下，预涂覆光纤2的绞合节距应使之相对紧包光纤传感单元1有0.2%～0.5%的冗余长度。
光纤束会聚装置9为一根金属管，该金属管的内径能容纳紧包光纤传感单元1和围绕紧包光纤传感单元1之上的预涂覆光纤2组成的光纤束，这就要求金属管的内径略大于所容纳紧包光纤传感单元1和围绕紧包光纤传感单元1之上的预涂覆光纤2组成的光纤束的外径，该金属管的外径能穿入光纤单元保护管4的内孔并留有间隙。
以上所述的光纤单元保护管成型设备10为金属或非金属松套管制造设备。
本发明的光纤单元具有通信和传感功能，该光纤单元因处于中心的紧包传感单元余长很小，保持了对外界物理场变化的传感灵敏度；换向缠绕在传感单元上的预涂覆光纤2获得了所需的余长，使通信传输不受外界干扰；同一根光纤单元获得了传感和通信的功能；其制造方法简便有效，减小了缆的结构、提高了性能、降低了造价。
Claims (10)
1.具有通信和传感功能的光纤单元，其特征在于：该光纤单元包括一根处于中心的紧包光纤传感单元和换向绞合在紧包光纤传感单元上的若干通信用预涂覆光纤及在外松套的光纤单元保护管。
2.根据权利要求1所述的具有通信和传感功能的光纤单元，其特征在于：所述预涂覆光纤表面含有用于识别纤序的颜色或色环。
3.根据权利要求1所述的具有通信和传感功能的光纤单元，其特征在于：所述光纤单元保护管内还填充有阻水材料。
4.根据权利要求1所述的具有通信和传感功能的光纤单元，其特征在于：所述紧包光纤传感单元为单芯或多芯的紧包光纤。
5.根据权利要求4所述的具有通信和传感功能的光纤单元，其特征在于：所述紧包光纤内部含有加强元件。
6.如权利要求1-5任一项所述的具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，其特征在于：用一根紧包光纤传感单元通过分线转盘的中心孔，用多根预涂覆光纤穿过分线转盘的分配孔缠绕在紧包光纤传感单元上形成光纤束，将该光纤束导入光纤束会聚装置，启动光纤绞合装置和光纤单元保护管成型设备，给紧包光纤传感单元施加放线张力使之准直，给预涂覆光纤施加放线张力，紧包光纤传感单元施加的放线张力大于预涂覆光纤施加的放线张力，在光纤单元保护管成型的同时，预涂覆光纤即以一定的角度和周期换向绞合在紧包光纤传感单元上。
7.根据权利要求6所述的具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，其特征在于：通过光纤单元保护管成型设备上的填充装置向光纤单元保护管内填充阻水材料。
8.根据权利要求6所述的具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，其特征在于：所述光纤绞合装置包括一个由可逆低速电机驱动的开有中心孔、沿轴心均布若干分配孔的分线转盘，该中心孔用于紧包光纤传感单元直接通过，沿轴心均布的分配孔用于将预涂覆光纤穿过并进行纤序分配。
9.根据权利要求6所述的具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，其特征在于：所述光纤束会聚装置为一根金属管，该金属管的内径能容纳紧包光纤传感单元和围绕紧包光纤传感单元之上的预涂覆光纤组成的光纤束，该金属管的外径能穿入光纤单元保护管的内孔并留有间隙。
10.根据权利要求6所述的具有通信和传感功能的光纤单元的制造方法，其特征在于：所述光纤单元保护管成型设备为金属或非金属松套管制造设备。
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