CN111443444A - 一种传感通信复合光缆及制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种传感通信复合光缆及制造方法，其包括通信光单元、内铠装层、混合铠装层和外护层，通信光单元包括第一加强套管以及至少一根通信光纤，所有的通信光纤作为整体位于第一加强套管内；内铠装层绞合于通信光单元外侧；混合铠装层绞合于内铠装层外侧；混合铠装层包括传感光单元和铠装加强件，传感光单元包括第二加强套管以及至少一根传感光纤，所有的传感光纤作为整体位于第二加强套管内；外护层套设于混合铠装层外，且在通信光单元与外护层之间填充有第三阻水材料。本申请解决了相关技术中分支难度较大、接续复杂、不方便以及对外界的压力、温度等等变化不易探测、敏感度较低的问题。

Description

一种传感通信复合光缆及制造方法

技术领域

本申请涉及特种光缆技术领域，特别涉及一种传感通信复合光缆及制造方法。

背景技术

我国是一个海洋大国，海域内油气等资源丰富，随着光纤通信技术和传感技术的发展，特制海底光缆可以用来集成海底传感器，应用于海底油藏物探测以及海洋物联网相关应用，使用相关探测系统后，油田采油率提升30％左右。海底光缆敷设在水下，因此光缆的性能需要满足一定的条件，即良好的防潮防腐蚀性能以及良好的抗压性能等。

现有技术的海底光缆的结构主要是由光单元、加强材料以及护套组成，其中的加强材料以及护套对通信光纤和传感光纤提供一定保护。

在一些海底光缆中，沿径向由内而外，依次为通信光纤单元、绝缘层、铠装加强件、防腐沥青、外被层、阻水材料，且绝缘层包括内绝缘层和外绝缘层，在内绝缘层与外绝缘层之间隐形地植入传感光纤，传感光纤以适当的节距绕包在内绝缘层上并用扎纱绑扎。这种结构的光缆，由于传感光纤外侧是外绝缘层、铠装加强件、防腐沥青、外被层、阻水材料，一方面，在使用时，如果要分支，需要开剥外面的外绝缘层、铠装加强件、防腐沥青、外被层、阻水材料，难度较大，接续复杂，故传感光纤不方便分支，无法方便的集成海底传感器；另一方面，传感光纤因外侧有多层保护，对外界的压力、温度等等变化不易探测，降低了敏感度。

另外，在光缆内部的空隙中填充有阻水及防腐蚀材料，通常用的是沥青、阻水缆膏等粘性填充材料，这种填充是在光缆绞合成型后浸入相应的粘性填充材料中实现，这种虽然可以通过复杂的施压装置给填充材料一定的压力来改善，但是仍然很难使光缆内部的空隙全部填充满，而光缆的外护套一旦因外力或生物损伤时，水很容易因压力过大进入到光缆内部并且突破粘性填充材料使之变形以及产生部分间隙而继续渗透。

综上所述，现有技术的海底光缆用于此种传感与通信应用时存在着纵向水密性差、分支不方便、传感光纤探测精度不高等缺陷。

发明内容

本申请实施例提供一种传感通信复合光缆及制造方法，以解决相关技术中分支难度较大、接续复杂、不方便以及对外界的压力、温度等等变化不易探测、敏感度较低的问题。

第一方面，提供了一种传感通信复合光缆，其包括：

通信光单元，其包括第一加强套管以及至少一根通信光纤，所有的通信光纤作为整体位于所述第一加强套管内；

内铠装层，其绞合于所述通信光单元外侧；

混合铠装层，其绞合于所述内铠装层外侧；所述混合铠装层包括传感光单元和铠装加强件，所述传感光单元包括第二加强套管以及至少一根传感光纤，所有的传感光纤作为整体位于所述第二加强套管内；

外护层，其套设于所述混合铠装层外，且在通信光单元与外护层之间填充有第三阻水材料。

一些实施例中，所述第一加强套管为不锈钢管或不锈钢波纹管，和/或所述第二加强套管为不锈钢管或不锈钢波纹管。

一些实施例中，所述第一加强套管内填充有第一阻水材料。

一些实施例中，所述通信光单元还包括第一护套，所述第一护套套设于第一加强套管外。

一些实施例中，所述第二加强套管内填充有第二阻水材料。

一些实施例中，所述传感光单元还包括第二护套，所述第二护套套设于第二加强套管外。

一些实施例中，所述第二护套外表面上设有标识。

一些实施例中，所述传感光单元和铠装加强件沿所述内铠装层外周混合布设。

一些实施例中，所述混合铠装层与所述内铠装层绞合方向相反。

第二方面，提供了一种如权利要求1所述的传感通信复合光缆的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过激光焊接，将所有的通信光纤放入到第一加强套管中，以形成通信光单元；

通过激光焊接，将所有的传感光纤放入到第二加强套管中，以形成传感光单元；

在所述通信光单元外单向绞合多根金属单线，以形成内铠装层；

在所述内铠装层外单向绞合传感光单元和铠装加强件，以形成混合铠装层，并得到缆芯；

通过在线发泡装置，将发泡材料填充在所述缆芯内部的缝隙中，并经物理发泡后固化，以形成第三阻水材料；或者，在缆芯中填充单组分或多组分的聚氨酯胶，经过常温冷却后在缆芯内部缝隙中固化，以形成第三阻水材料；

将发泡固化后的缆芯通过挤出机，挤出外护层，并得到光缆。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种传感通信复合光缆及制造方法，通信光纤通过第一加强套管包裹进行保护，并在通信光单元外绞合内铠装层，对通信光单元进行保护；而在内铠装层外继续绞合包括传感光单元和铠装加强件的混合铠装层，其中第二加强套管对其内的传感光纤进行保护，同时在最外层设外护层，并填充第三阻水材料；内铠装层的存在使得通信光单元和传感光单元分离布置，传感光单元进行分支时不影响通信光单元，又由于传感光单元与外护层直接接触或者仅仅隔着第三阻水材料，相对于现有技术而言，传感光单元靠近光缆的外侧，在使用时，一方面，如果要分支，仅需剥开第三阻水材料和外护层，操作方便，接续简单，可以很方便地集成海底传感器；另一方面，传感光纤因外侧仅第三阻水材料和外护层，对外界的压力、温度等等变化容易探测，确保了探测敏感度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种传感通信复合光缆示意图。

图中：1、通信光单元；10、第一加强套管；11、通信光纤；12、第一阻水材料；13、第一护套；2、内铠装层；3、传感光单元；30、第二加强套管；31、传感光纤；32、第二阻水材料；33、第二护套；4、铠装加强件；5、外护层；6、第三阻水材料。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种传感通信复合光缆，其能解决相关技术中分支难度较大、接续复杂、不方便以及对外界的压力、温度等等变化不易探测、敏感度较低的问题。

参见图1所示，一种传感通信复合光缆，其包括通信光单元1、内铠装层2、混合铠装层和外护层5，通信光单元1包括第一加强套管10以及至少一根通信光纤11，所有的通信光纤11作为整体位于第一加强套管10内；内铠装层2绞合于通信光单元1外侧；混合铠装层绞合于内铠装层2外侧；混合铠装层包括传感光单元3和铠装加强件4，传感光单元3包括第二加强套管30以及至少一根传感光纤31，所有的传感光纤31作为整体位于第二加强套管30内；外护层5套设于混合铠装层外，且在通信光单元1与外护层5之间填充有第三阻水材料6。

在本实施例中，通信光纤11通过第一加强套管10包裹进行保护，并在通信光单元1外绞合内铠装层2，对通信光单元1进行保护；而在内铠装层2外继续绞合包括传感光单元3和铠装加强件4的混合铠装层，其中第二加强套管30对其内的传感光纤31进行保护，同时在最外层设外护层5，并填充第三阻水材料6；内铠装层2的存在使得通信光单元1和传感光单元3分离布置，传感光单元3进行分支时不影响通信光单元1，又由于传感光单元3与外护层5直接接触或者仅仅隔着第三阻水材料6，相对于现有技术而言，传感光单元3靠近光缆的外侧，在使用时，一方面，如果要分支，仅需剥开第三阻水材料6和外护层7，操作方便，接续简单，可以很方便地集成海底传感器；另一方面，传感光纤因外侧仅第三阻水材料6和外护层7，对外界的压力、温度等等变化容易探测，确保了探测敏感度。

在一些优选的实施例中，第三阻水材料6采用发泡材料经发泡固化而成，这种发泡材料可以选用热固性或热塑性树脂，常用的有：聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、脲甲醛树脂、酚醛树脂聚苯乙烯树脂等，在发泡前为流体，经过物理发泡工艺后成固体状态，填充率达99％以上。

在一些优选的实施例中，外护层5采用聚氨酯高分子材料制作而成，邵氏硬度可选为95A，壁厚可选为2.5mm，光缆外径可选为15.0mm。

在一些优选的实施例中，第一加强套管10为不锈钢管或不锈钢波纹管，和/或第二加强套管30为不锈钢管或不锈钢波纹管。由于不锈钢管或不锈钢波纹管具有良好的耐腐蚀性好、抗压性能性好、直径小等优点，通常水下光缆采用在光缆结构中设置不锈钢管或不锈钢波纹管来保护光单元不受腐蚀和提高强度。

例如，在一个具体实施例中，一种传感通信复合光缆，其包括通信光单元1、内铠装层2、混合铠装层和外护层5，通信光单元1包括不锈钢管以及至少一根通信光纤11，所有的通信光纤11作为整体位于不锈钢管内；内铠装层2绞合于通信光单元1外侧；混合铠装层绞合于内铠装层2外侧；混合铠装层包括传感光单元3和铠装加强件4，传感光单元3包括不锈钢管以及至少一根传感光纤31，所有的传感光纤31作为整体位于不锈钢管内；外护层5套设于混合铠装层外，且在通信光单元1与外护层5之间填充有第三阻水材料6。

在一些优选的实施例中，参见图1所示，第一加强套管10内填充有第一阻水材料12，填充率达90％，第一阻水材料12可以采吸氢纤膏或如阻水粉等干式阻水材料。

例如，一种传感通信复合光缆，其包括通信光单元1、内铠装层2、混合铠装层和外护层5，通信光单元1包括第一加强套管10以及至少一根通信光纤11，所有的通信光纤11作为整体位于第一加强套管10内，第一加强套管10内填充有吸氢纤膏；内铠装层2绞合于通信光单元1外侧；混合铠装层绞合于内铠装层2外侧；混合铠装层包括传感光单元3和铠装加强件4，传感光单元3包括第二加强套管30以及至少一根传感光纤31，所有的传感光纤31作为整体位于第二加强套管30内；外护层5套设于混合铠装层外，且在通信光单元1与外护层5之间填充有第三阻水材料6。

在一些优选的实施例中，参见图1所示，通信光单元1还包括第一护套13，第一护套13套设于第一加强套管10外。第一护套13采用高分子材料制作而成，比如聚乙烯、尼龙、聚氨酯等。

例如，一种传感通信复合光缆，其包括通信光单元1、内铠装层2、混合铠装层和外护层5，通信光单元1包括第一护套13、第一加强套管10以及至少一根通信光纤11，所有的通信光纤11作为整体位于第一加强套管10内，第一护套13套设于第一加强套管10外；内铠装层2绞合于通信光单元1外侧；混合铠装层绞合于内铠装层2外侧；混合铠装层包括传感光单元3和铠装加强件4，传感光单元3包括第二加强套管30以及至少一根传感光纤31，所有的传感光纤31作为整体位于第二加强套管30内；外护层5套设于混合铠装层外，且在通信光单元1与外护层5之间填充有第三阻水材料6。

在一些优选的实施例中，参见图1所示，第二加强套管30内填充有第二阻水材料32，填充率达90％，第二阻水材料32可以采吸氢纤膏或如阻水粉等干式阻水材料。

例如，一种传感通信复合光缆，其包括通信光单元1、内铠装层2、混合铠装层和外护层5，通信光单元1包括第一加强套管10以及至少一根通信光纤11，所有的通信光纤11作为整体位于第一加强套管10内；内铠装层2绞合于通信光单元1外侧；混合铠装层绞合于内铠装层2外侧；混合铠装层包括传感光单元3和铠装加强件4，传感光单元3包括第二加强套管30以及至少一根传感光纤31，所有的传感光纤31作为整体位于第二加强套管30内，第二加强套管30内填充有吸氢纤膏；外护层5套设于混合铠装层外，且在通信光单元1与外护层5之间填充有第三阻水材料6。

在一些优选的实施例中，参见图1所示，传感光单元3还包括第二护套33，第二护套33套设于第二加强套管30外。第二护套33采用高分子材料制作而成，比如氟塑料、PFA,ETFE,PVDF等。

例如，一种传感通信复合光缆，其包括通信光单元1、内铠装层2、混合铠装层和外护层5，通信光单元1包括第一加强套管10以及至少一根通信光纤11，所有的通信光纤11作为整体位于第一加强套管10内；内铠装层2绞合于通信光单元1外侧；混合铠装层绞合于内铠装层2外侧；混合铠装层包括传感光单元3和铠装加强件4，传感光单元3包括第二护套33、第二加强套管30以及至少一根传感光纤31，所有的传感光纤31作为整体位于第二加强套管30内，第二护套33套设于第二加强套管30外；外护层5套设于混合铠装层外，且在通信光单元1与外护层5之间填充有第三阻水材料6。

在一些优选的实施例中，第二护套33外表面上设有标识，标识可以采用颜色、文字、符号、凸条等方式进行标记，以便于分支是进行区分。所有的第二护套33上的标识根据该第二护套33对应的传感光纤的用途等进行标记，以便于进行分支。比如图1中，有5个，可以分别用蓝色、橙色、绿色、棕色、灰色进行标记。

在一些优选的实施例中，参见图1所示，传感光单元3和铠装加强件4沿内铠装层2外周混合布设，在图1中，相邻两个传感光单元3之间设有两个铠装加强件4。

在一些优选的实施例中，铠装加强件4采用金属单线，可以选择不锈钢丝、钢绞线或镀锌钢丝。内铠装层2包括多根金属单线绞合而成。

在一些优选的实施例中，混合铠装层与内铠装层2都采用单向S绞合，且绞合方向相反。

在一些优选的实施例中，传感光单元3中的传感光纤31有一根，通信光单元1中的通信光纤11有12根，12根通信光纤11可以是分离的形式，或者是形成光纤带，采用光纤带的好处是可以在保持小尺寸的同时可以提高光纤密度和熔接效率。

在一些有选的实施例中，还提供了一种上述传感通信复合光缆的制造方法，包括如下步骤：

S1：通过激光焊接，将所有的通信光纤11放入到第一加强套管10中，以形成通信光单元1；

通过激光焊接，将所有的传感光纤31放入到第二加强套管30中，以形成传感光单元3；

S2：在通信光单元1外单向绞合多根金属单线，以形成内铠装层2；

S3：在内铠装层2外单向绞合传感光单元3和铠装加强件4，以形成混合铠装层，并得到缆芯；

S4：在内铠装层2与混合铠装层一次绞合完成之后，通过在线发泡装置，将发泡材料填充在缆芯内部的缝隙中，并经物理发泡后固化，以形成第三阻水材料6；此外，还可以在缆芯中填充单组分或多组分的聚氨酯胶，经过常温冷却后在缆芯内部缝隙中自然固化，以形成第三阻水材料6；

S5：将发泡固化后的缆芯通过挤出机，挤出外护层5，并得到光缆。

本申请实施例在步骤S4中，在发泡前聚氨酯基体发泡材料为流体，经过物理发泡工艺后成固体状态，相对于现有技术的填充方式，本申请利用由流体经发泡成固体的方式进行填充，具有填充率高的优点，可达99％以上。

在一些优选的实施例中，第一加强套管10内填充有第一阻水材料12，步骤S1还包括在第一加强套管10内填充第一阻水材料12的步骤。

在一些优选的实施例中，第二加强套管30内填充有第二阻水材料32，步骤S1还包括在第二加强套管30内填充第二阻水材料32的步骤。

在一些优选的实施例中，通信光单元1还包括第一护套13，第一护套13套设于第一加强套管10外，步骤S1还包括在第一加强套管10外挤出第一护套13的步骤。

在一些优选的实施例中，传感光单元3还包括第二护套33，第二护套33套设于第二加强套管30外，步骤S1还包括在第二加强套管30外挤出第二护套33的步骤。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种传感通信复合光缆，其特征在于，其包括：

通信光单元(1)，其包括第一加强套管(10)以及至少一根通信光纤(11)，所有的通信光纤(11)作为整体位于所述第一加强套管(10)内；

内铠装层(2)，其绞合于所述通信光单元(1)外侧；

混合铠装层，其绞合于所述内铠装层(2)外侧；所述混合铠装层包括传感光单元(3)和铠装加强件(4)，所述传感光单元(3)包括第二加强套管(30)以及至少一根传感光纤(31)，所有的传感光纤(31)作为整体位于所述第二加强套管(30)内；

外护层(5)，其套设于所述混合铠装层外，且在通信光单元(1)与外护层(5)之间填充有第三阻水材料(6)。

2.如权利要求1所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述第一加强套管(10)为不锈钢管或不锈钢波纹管，和/或所述第二加强套管(30)为不锈钢管或不锈钢波纹管。

3.如权利要求1所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述第一加强套管(10)内填充有第一阻水材料(12)。

4.如权利要求1所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述通信光单元(1)还包括第一护套(13)，所述第一护套(13)套设于第一加强套管(10)外。

5.如权利要求1所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述第二加强套管(30)内填充有第二阻水材料(32)。

6.如权利要求1所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述传感光单元(3)还包括第二护套(33)，所述第二护套(33)套设于第二加强套管(30)外。

7.如权利要求6所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述第二护套(33)外表面上设有标识。

8.如权利要求1所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述传感光单元(3)和铠装加强件(4)沿所述内铠装层(2)外周混合布设。

9.如权利要求1所述的传感通信复合光缆，其特征在于：所述混合铠装层与所述内铠装层(2)绞合方向相反。

10.一种如权利要求1所述的传感通信复合光缆的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过激光焊接，将所有的通信光纤(11)放入到第一加强套管(10)中，以形成通信光单元(1)；

通过激光焊接，将所有的传感光纤(31)放入到第二加强套管(30)中，以形成传感光单元(3)；

在所述通信光单元(1)外单向绞合多根金属单线，以形成内铠装层(2)；

在所述内铠装层(2)外单向绞合传感光单元(3)和铠装加强件(4)，以形成混合铠装层，并得到缆芯；

通过在线发泡装置，将发泡材料填充在所述缆芯内部的缝隙中，并经物理发泡后固化，以形成第三阻水材料(6)；或者，在缆芯中填充单组分或多组分的聚氨酯胶，经过常温冷却后在缆芯内部缝隙中固化，以形成第三阻水材料(6)；

将发泡固化后的缆芯通过挤出机，挤出外护层(5)，并得到光缆。

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