CN113640930B - 一种opgw光缆传感光纤光单元及其制作方法和光缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种OPGW光缆传感光纤光单元及其制作方法和光缆,方法包括:将传感光纤导入针管;向针管内输入气体,气体均匀分布形成气流推动传感光纤运动进入光单元外护套的制备工序;通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小,完成光单元外护套的制备形成大余长传感光纤光单元。该制作方法得到的满足传感光纤光单元所需要的大余长要求,使得OPGW光缆的光单元灵敏度提升,误差减小。
Description
技术领域
本发明涉及OPGW(光纤复合架空地线)光缆技术领域,具体涉及一种OPGW光缆传感光纤光单元及其制作方法和光缆。
背景技术
近几年传感技术高速发展,光纤传感是利用外界物理量变化改变光纤中传播光信号发生变化的传输技术。其中应变(应力)传感技术主要应用在桥梁管道,石油化工和地震监控等方面。其应变(应力)测量需要将被测材料的受力情况直接或间接传导至传感用光纤,通过测试系统不间断检测传感用光纤的变化收集数据进行对比完成监控。
由于光纤是玻璃纤维丝,无保护情况下弯折或外界受力时光纤极易受损。为了保护光纤传统的光单元是将光纤外层增加保护材料制作成光单元。对与应用在传感的光单元希望外界的应变(应力)尽快地传递且作用到光纤上。保护材料或光单元结构设计上既要保护光纤不受外力损坏又需要将外部环境的应变(应力)及时反馈至传感用光纤上。这样对光单元中光纤余长控制的要求非常高。为防止光单元应变过大损坏或拉断光纤通常采用在光单元中的光纤增加余长的方式保护光纤。但是此余长在光单元受外界力值作用下会对应变(应力)反馈延时,使得传感光纤光单元的传感效果敏感性降低。传感光纤光单元需要有充分的余长,确保传感功能不受外界的影响。
目前,光单元余长制作工艺一般分为两种方式:1)金属光单元使用张力差异利用不锈钢管受力后的反弹回缩长度变短,而光纤长度保持不变形成余长。2)PBT光单元利用轮式牵引绕圈数量和冷热水槽的水温的差异控制PBT结晶回缩量形成余长。
但是这两种方式的余长形成量都比较小一般为0~5‰,无法满足传感光纤光单元所需要的大余长要求。传感光纤如果受力过大将对其测温的灵敏度大幅降低,对应力和振动测量也会出现误差。
发明内容
为了解决现有OPGW光缆无法满足传感光纤光单元所需要的大余长要求问题,本发明提供了一种OPGW光缆传感光纤光单元及其制作方法和光缆。该制作方法得到的满足传感光纤光单元所需要的大余长要求,使得OPGW光缆的光单元灵敏度提升,误差减小。
为了实现上述目的,本发明提供了如下的技术方案。
一种OPGW光缆传感光纤光单元的制作方法,包括以下步骤:
将传感光纤导入针管;
向针管内输入气体,气体均匀分布形成气流推动传感光纤运动进入光单元外护套;
制备光单元外护套,通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小,完成光单元外护套的制备形成大余长传感光纤光单元。
作为本发明的进一步改进,所述针管为双层结构,其中内层为贯通结构用于导入传感光纤进入光单元外护套的制备工序,外层和内层之间有气体流通空间,内层表面具有均匀分布的多个气孔;外层具有进气孔用于输入气体。
作为本发明的进一步改进,所述进气孔连接有气压调节装置。
作为本发明的进一步改进,所述光单元外护套为不锈钢管,所述制备光单元外护套,并通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小具体为:
所述传感光纤经过针管进入不锈钢带预成型的U型槽内,通过激光焊接的方式将不锈钢带预成型的U型槽焊接形成不锈钢管,所述传感光纤在不锈钢管成型过程中增加余长。
作为本发明的进一步改进,所述传感光纤在不锈钢带预成型的U型槽内的直线行程长于不锈钢带预成型的U型槽的激光焊接速度。
作为本发明的进一步改进,所述针管的长度满足超过激光焊接的激光焦点位置。
作为本发明的进一步改进,所述光单元外护套为松套管,所述制备光单元外护套,并通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小具体为:
所述传感光纤经过针管进入挤出机机头中,针管通过挤出机头达到PBT挤出成型的喇叭口出口至中间位置;传感光纤在PBT成型松套管的过程中增加余长。
作为本发明的进一步改进,所述PBT成型松套管的过程中不充油。
一种OPGW光缆传感光纤光单元,由所述的方法制备得到;余长形成量为3~10‰。
一种OPGW光缆,包括所述的一种OPGW光缆传感光纤光单元。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明OPGW光缆传感光纤光单元制作方法,采用针管导纤技术,并向针管内通入气体,气体在针管的内层形成气流,气流推动传感光纤向前,使得光单元外护套的制备工序成型过程中增加一定的余长,该方法制备的传感光纤光单元所需要的大余长满足要求3~10‰。
进一步,针对不锈钢光单元OPGW结构,运用激光焊接技术制作不锈钢管,钢管内添加传感光纤此光缆光纤制作方法。
进一步,非金属光单元OPGW结构运用气吹技术生产PBT松套管增加管内余长。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的,而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外,图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的,用于帮助对本发明的理解,并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中:
图1为不锈钢光单元OPGW结构示意图;
图2为非金属(PBT材料)光单元OPGW结构示意图;
图3为OPGW光缆传感光纤光单元结构示意图;
图4为一种OPGW光缆传感光纤光单元的制作方法流程图。
其中,1、光纤;2、不锈钢管;3、铝包钢线;4、铝管;5、松套管;6、普通光纤;7、传感光纤。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
术语解释:
传感光纤:利用布拉格光纤光栅制作的光纤。
光纤复合架空地线(OPGW):把光纤放置在架空高压输电线的地线中,用以构成输电线路上的光纤通信网,这种结构形式兼具地线与通信双重功能,一般称作OPGW光缆。电力架空地线中嵌入光纤单元,使地线具备通信功能。
激光焊接:使用激光聚焦点高热量焊接钢带制管。金属管直径2.0~4.0mm之间,壁厚0.2~0.25mm。
PBT:聚对苯二甲酸丁二醇酯,是用于光单元松套管生产的材料。
光纤余长:光纤长度对比传感光单元长度的多余比例。主要提供光缆内光纤的拉伸空间。
基于背景技术的描述,本发明的目的是:传感光纤应用在套管内的光单元作为传感单元收集外界的温度、振动和受力信息。
由于传感光纤光单元有部分产品要求大余长技术,目前增加余长的技术手段会造成断纤问题。故此,本发明需要解决制备OPGW光缆传感光纤光单元的制作问题。
本发明针对OPGW光缆结构包括如下两种:
(1)不锈钢光单元OPGW结构如图1所示;具体结构为:
包括多个铝包钢线3和至少一个传感光纤光单元,多个铝包钢线3和至少一个传感光纤光单元绞合传成线缆结构。传感光单元是由不锈钢管2和内部的光纤1组成。
(2)非金属(PBT材料)光单元OPGW结构如图2所示。具体结构为:
包括多个铝包钢线3形成的外圈结构,铝管4在内圈,铝管4包括多个传感光纤光单元,传感光单元是由松套管5和内部的光纤1组成。松套管5的材料为PBT材料。
其中,两种结构中的OPGW光缆传感光纤光单元结构如图3所示。
传感光纤光单元包括光单元外护套2/5,光单元外护套2/5内部包括多根普通光纤6和传感光纤7。光单元外护套为不锈钢管2或松套管5。
如图4所示,本发明第一个目的是提供一种OPGW光缆传感光纤光单元的制作方法,包括以下步骤:
将传感光纤导入针管;
制备光单元外护套,并通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小,形成大余长传感光纤光单元。
其中,作为优选实施例,所述针管为双层结构,其中内层为贯通结构用于导入传感光纤进入光单元外护套的制备工序,外层和内层之间有气体流通空间,内层表面具有均匀分布的多个气孔;外层具有进气孔用于输入气体。
材料可以选择金属,优选铜。
为了对气体压力进行调节,满足大余长的要求,所述进气孔连接有气压调节装置。实时根据压力需要进行控制具体的压力。
在制作过程中需要使用双层的多孔针管作为导纤。增加气压调节装置,可以有处于成型大余长,同时还有助于PBT管的干式成型更加圆整。使用针管导入的方式制作不充油的传感光单元,此方式可以应用在不锈钢光单元也可以用于PBT光单元。
若针对不锈钢光单元OPGW结构,运用激光焊接技术制作不锈钢管,钢管内添加传感光纤此光缆光纤制作方法。
所述光单元外护套为不锈钢管,所述制备工序具体为:
所述传感光纤经过针管进入不锈钢带预成型的U型槽内,通过激光焊接的方式将不锈钢带预成型的U型槽焊接形成不锈钢管,所述传感光纤在不锈钢管成型过程中增加余长。
作为优选实施例,所述传感光纤在不锈钢带预成型的U型槽内的直线行程长于不锈钢带预成型的U型槽的激光焊接速度。
若非金属光单元OPGW结构运用气吹技术生产PBT松套管增加管内余长。
所述光单元外护套为松套管,所述制备工序具体为:
所述传感光纤经过针管进入挤出机机头中,针管通过挤出机头达到PBT挤出成型的喇叭口出口至中间位置;传感光纤在PBT成型松套管的过程中增加余长。
以下分别对两种结构进行说明,分为两种制作大余长传感光纤光单元的方式:
实施例1
运用激光焊接技术制作不锈钢管,钢管内添加传感光纤此光缆光纤制作方法。
对于金属材质的不锈钢管传感光纤光单元制作大余长的方式采用气吹导入增加余长。
实施方式:
传感光纤经过一根铜制针管穿入不锈钢带预成型的U型槽内,针管的长度经过激光焦点位置,避免光纤直接受激光照射高温损坏。
此针管为双层结构,内层用于导入光纤进入不锈钢管,外层和内层之间有气体流通空间,内层表面有多个气孔。外层有一个进气孔,外部输入一定压力的气体。此结构能增加输出的气体压力。气体通过内层均匀分布的气孔在针管的内层形成气流,气流推动传感光纤向前,传感光纤在成型的不锈钢内的直线行程长于不锈钢管的焊接速度。
用此方式给传感光纤光单元制作更大的余长提供方式,通过调节输入气体的气压大小控制余长的大小。
实施例2
运用气吹技术生产PBT松套管增加管内余长。
对于PBT材质的传感光纤光单元制作大余长的方式采用如下方式增加余长。
实施方式:
传感光纤经过一根铜制针管穿入挤出机机头中,针管的长度通过这个挤出机头达到PBT挤出成型的喇叭口出口至中间位置,位置取决于避免光纤出口是否会出现飘动影响PBT成型。
此针管为双层结构,内层用于导入光纤进入PBT管,外层和内层之间有气体流通空间,内层表面有多个气孔。外层有一个进气孔,外部输入一定压力的气体。气体通过内层均匀分布的气孔在针管的内层形成气流,气流推动传感光纤向前,传感光纤在PBT管成型过程中增加一定的余长,由于此PBT管采用不充油方式,气体产生的内部压力有助于PBT管的内孔圆形成型。
本发明第二个目的是提供一种OPGW光缆传感光纤光单元,其特征在于,由所述的方法制备得到;余长形成量为3~10‰。
本发明还提供一种OPGW光缆,包括所述的一种OPGW光缆传感光纤光单元。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象,两者之间并不存在先后顺序,也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解,以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述,在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此,本教导的范围不应该参照上述描述来确定,而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的,所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容,也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (7)
1.一种OPGW光缆传感光纤光单元的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
将传感光纤导入针管;
向针管内输入气体,气体均匀分布形成气流推动传感光纤运动进入光单元外护套;
制备光单元外护套,并通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小,形成大余长传感光纤光单元;
所述针管为双层结构,其中内层为贯通结构用于导入传感光纤进入光单元外护套的制备工序,外层和内层之间有气体流通空间,内层表面具有均匀分布的多个气孔;外层具有进气孔用于输入气体;
所述光单元外护套为不锈钢管,所述制备光单元外护套,并通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小具体为:
所述传感光纤经过针管进入不锈钢带预成型的U型槽内,通过激光焊接的方式将不锈钢带预成型的U型槽焊接形成不锈钢管,所述传感光纤在不锈钢管成型过程中增加余长;
所述光单元外护套为松套管,所述制备光单元外护套,并通过调节输入气体的气压大小控制传感光纤余长的大小具体为:
所述传感光纤经过针管进入挤出机机头中,针管通过挤出机头达到PBT挤出成型的喇叭口出口至中间位置,传感光纤在PBT成型松套管的过程中增加余长。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述进气孔连接有气压调节装置。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述传感光纤在不锈钢带预成型的U型槽内的直线行程长于不锈钢带预成型的U型槽的激光焊接速度。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述针管的长度满足超过激光焊接的激光焦点位置。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述PBT成型松套管的过程中不充油。
6.一种OPGW光缆传感光纤光单元,其特征在于,由权利要求1至4任一项所述的方法制备得到;余长形成量为3~10‰。
7.一种OPGW光缆,其特征在于,包括权利要求6所述的一种OPGW光缆传感光纤光单元。
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