CN105116508A - 一种三轴敏感螺旋振动光缆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光纤光缆技术领域，尤其是涉及一种三轴敏感螺旋振动光缆。该三维敏感螺旋振动光缆由外披层、加强件、中心加强件、填充物、胶垫和芯缆组成。芯缆共计6根，其缠绕方式采用直线式与螺旋式相结合的方式，其中4根芯缆用于螺旋式铺设，2根芯缆用于直线式铺设。本发明通过芯缆的螺旋缠绕方式实现了对振动的三维测试。

Description

一种三轴敏感螺旋振动光缆
技术领域：
本发明属于光纤光缆技术领域，尤其是涉及一种三轴敏感螺旋振动光缆。
背景技术：
随着人类快速的向信息化社会迈进，光纤通信已成为人们生活中不可缺少的部分，高速率大容量的通信中，光纤光缆是一种主要的传输介质，经过多年的发展，光纤通信技术已逐步成熟，伴随着光纤通信技术的发展而发展起来的光纤传感技术，近年来得到快速的发展，对于应用于传感的光缆的需求也不断增强，现阶段传感用的光缆主要还是通信光缆，国内目前经常使用的光缆有YD/T901规定的层交式光缆、YD/T769规定的中心束管式光缆、YD/T981规定的光纤带光缆和YD/T1997规定的蝶形引入光缆等。
从结构上来说，中心束管式光缆结构简单，常被用于小容量的场合；层绞式光缆光纤容量大，结构稳定。通过对各种光缆结构分析发现，各种光缆对光纤都起到了很好的保护作用，同时也一定程度上满足了对不同光缆的需求。然而随着信号处理技术的发展，对信号质量的要求越来越高，对于像声音等一些即包含侧向振动，又包含轴向振动的事件，上述的光缆不能完成对信号的完整采集。即目前还没有一种能够实现三维测量的光缆结构。
发明内容：
针对上述存在问题或不足，本发明提供了一种三轴敏感螺旋振动光缆，该光缆能够实现对事件行为的三维测量。
该三轴敏感螺旋振动光缆，包括：外披层、加强件、中心加强件、填充元件、胶垫和芯缆等。芯缆共计6根，其缠绕方式采用直线式与螺旋式相结合的方式，其中4根芯缆用于螺旋式铺设，2根芯缆用于直线式铺设。
光缆中心平行直线式铺设两根芯缆，采用中心加强件进行保护，进而依附中心加强件实现其余芯缆的螺旋式缠绕，与螺旋芯缆同层的空间采用同等直径的填充物进行螺旋式填充，然后涂敷一层阻水玻璃纱作为加强件，最后在最外层涂敷一层外披层。
所述平行直线式铺设的两根芯缆为单模、多模各一根，用于进行事件的一维测量或与螺旋芯缆采到的信号形成对比，用于侧向振动的测试。
所述螺旋式铺设的四根芯缆为单模与多模光纤各两根，实现对侧向振动和轴向振动的感知，并通过对直线式与螺旋式芯缆采集的振动信号比较分析得出轴向的振动信号；同时螺旋式的芯缆相对于直线式的芯缆能够相应的提高定位精度。
所述芯缆缠绕时其弯曲半径大于弯曲损耗半径。
所述外披层的外径为15.0±0.2mm，壁厚1.5±0.1mm；加强件外径12.0±0.2mm，壁厚:0.5±0.1mm；胶垫外径10.0mm，壁厚0.2mm。
所述光缆中芯缆缠绕的螺旋角度与光缆轴向成30～35度。
芯缆包含单模与多模两种光纤，单模光纤只能传递一种模式的光，其模间色散很小，适用于对信号进行远程传感，但它还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好，其只能使用激光器(LD)作光源。因此单模光纤多用于长距离传感、传输速率相对较高、系统成本较高的线路中。多模光纤可以对多个模式进行传输，具有更大的数值孔径和纤芯直径，有较高的耦合效率，对传输系统中器件的要求相对于单模光纤要低得多，可使用发光二极管(LED)作为光源。但是它存在模式色散大，进而导致其带宽远远低于单模光纤。因此多模光纤用于传输速率相对较低、传输距离相对较短、系统成本要求较低的线路中。综合考虑单模与多模光纤的特点，以及让光缆有更好的适用性，本发明采用了单模与多模光纤的复合结构。
由于构成芯缆的光纤存在弯曲损耗，因此在缠绕时要确保其弯曲半径大于弯曲损耗半径，不同类型的光纤也具有不同的弯曲半径，则其缠绕方向与光缆轴线之间的夹角也是可变的。
综上所述本发明提供了一种能够实现三维测量的光缆。
附图说明：
图1为光缆结构横切面示意图；
图2为芯缆的缠绕示意图；
图3为沿AB方向展开所得的光纤平面图。其中虚线为直线式铺设的芯缆，实线为螺旋式缠绕的芯缆。
附图标记：
外披层-1，加强件-2，填充物-3，单模光纤-4，胶垫-5，中心加强件-6，多模光纤-7。
具体实施方式：
本实例中采用的是抗高弯芯缆，其弯曲半径5mm，有较低的光衰减特性，芯缆采用直线式与螺旋式相结合的铺设方式。螺旋式与直线式铺设的芯缆均采用单模与多模光纤相结合的复合结构。
芯缆的缠绕方向与光缆轴向的夹角为30度。加强件材料为玻璃纤维增强塑料、芳纶纱、玻璃纤维纱或多根绞合的玻璃纤维增强塑料。外披层材料为高密度聚乙烯材料。填充物为尼龙绳。
外披层的外径为15.0±0.2mm，壁厚1.5±0.1mm；加强件外径12.0±0.2mm，壁厚:0.5±0.1mm；胶垫外径10.0mm，壁厚0.2mm。
图1所示为光缆结构图，光缆为6芯缆，包含外披层1、加强件2与中心加强件6，填充物3，胶垫5等组件，本实施例中，光缆中心平行放置两根芯缆(单模、多模各一根)，用于进行事件的一维测量和与螺旋芯缆采到的信号形成对比，螺旋式铺设的四根芯缆为单模与多模光纤各两根。
采用中心加强件进行保护，进而依附中心加强件实现其余芯缆的螺旋式缠绕，与螺旋芯缆同层的空间利用同等直径的尼龙绳进行螺旋式填充，然后涂敷一层阻水玻璃纱作为加强件，最后在最外层涂敷一层具有耐磨、抗氧化和耐腐蚀的塑性材料作为外披层。
本发明不局限于上述最佳实施方式，应当理解，本发明的构思可以按其他种种形式运用实施，它同样属于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种三轴敏感螺旋振动光缆，包括：外披层、加强件、中心加强件、填充元件、胶垫和芯缆，其特征在于：所述芯缆共计6根，其缠绕方式采用直线式与螺旋式相结合的方式，其中4根芯缆用于螺旋式铺设，2根芯缆用于直线式铺设；
光缆中心平行直线式铺设两根芯缆，采用中心加强件进行保护，进而依附中心加强件实现其余芯缆的螺旋式缠绕，与螺旋芯缆同层的空间采用同等直径的填充物进行螺旋式填充，然后涂敷一层阻水玻璃纱作为加强件，最后在最外层涂敷一层外披层。
2.如权利要求1所述三轴敏感螺旋振动光缆，其特征在于：所述平行直线式铺设的两根芯缆为单模、多模各一根，用于进行事件的一维测量或与螺旋光纤采到的信号形成对比，用于侧向振动的测试；
所述螺旋式铺设的四根芯缆为单模与多模光纤各两根，实现对侧向振动和轴向振动的感知，并通过对直线式与螺旋式芯缆采集的振动信号比较分析得出轴向的振动信号；同时螺旋式的芯缆相对于直线式的芯缆能够相应的提高定位精度。
3.如权利要求1所述三轴敏感螺旋振动光缆，其特征在于：所述芯缆缠绕时其弯曲半径大于弯曲损耗半径。
4.如权利要求1所述三轴敏感螺旋振动光缆，其特征在于：所述外披层的外径为15.0±0.2mm，壁厚1.5±0.1mm；加强件外径12.0±0.2mm，壁厚:0.5±0.1mm；胶垫外径10.0mm，壁厚0.2mm。
5.如权利要求1所述三轴敏感螺旋振动光缆，其特征在于：所述光缆中芯缆缠绕的螺旋角度与光缆轴向成30～35度。
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