CN113939719A - 用于声波感测的光纤线缆 - Google Patents
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Abstract
提供了一种使用线状光纤且能够抑制指向性的用于声波感测的光纤线缆。该用于声波感测的光纤线缆设置有覆盖部(10)，该覆盖部(10)具有声波折射部(12)，该声波折射部(12)能够覆盖线性缆芯(11)并折射大致垂直于缆芯(11)的纵轴方向入射的声波，使得声波相对于纵轴方向斜对地落在缆芯(11)上。覆盖部(10)设置有覆盖声波折射部(12)的填隙部(23)。
Description
技术领域
本发明涉及一种其中考虑到声波感测用途的光纤线缆的结构。
背景技术
近年来，已经开发了一种使用称为DAS(分布式声学感测)的光纤来监测声音和振动的方法。当声波施加到光通过的光纤时，通过该部分的光被调制。因此，通过观察光纤内部反射光和透射光的调制，可以监测光纤周围的声波。
与大致垂直于纵轴方向行进的声波相比，大致平行于光纤的纵轴方向行进的声波更容易调制穿过光纤内部的光。因此，在进行DAS时，需要注意指向性，该指向性是与沿光纤纵轴方向行进的声波相比，更难以观察到大致垂直于光纤纵轴方向行进的声波。
例如，专利文献1公开了一种DAS的感测的技术，该技术通过以预定角度围绕预定缠绕直径的芯材缠绕光纤来平滑指向性。尽管检测方法不同，但如专利文献2(国内相关文献：日本未审查专利申请公开第58-028636号)，已经从光纤感测器的早期研究开始，就使用了将用于感测的光纤螺旋缠绕在棒状支撑体上的配置。专利文献3(国内相关文献：日本专利第3517699号)公开了在光纤的一部分弯曲的弯曲部分处检测振动的技术。专利文献4公开了将光纤螺旋缠绕成畸变感测器的技术。
[引用列表]
[专利文献]
[专利文献1]国际专利公开第WO2013/090544号
[专利文献2]美国专利第US4524436号
[专利文献3]国际专利公开第WO2003/002956号
[专利文献4]美国专利第US7896069号
发明内容
[技术问题]
本发明人已经发现以下关于用于声波感测的光纤线缆的问题。
如专利文献1中公开的那样，通过使用被螺旋卷绕的光纤的光纤线缆，能够使光纤线缆的指向性变得平滑。然而，光纤的螺旋缠绕需要特殊的工艺和机器。另外，由于光纤不在光纤线缆的中心轴而是在外缘部，因此需要考虑在光纤线缆弯曲等时不会拉伸光纤且使光纤断裂。
本发明是鉴于这样的问题而实现的，并且目的在于提供一种使用直线状的光纤并且能够抑制指向性的用于声波感测的光纤线缆。
[问题解决]
本发明一方面涉及的用于声波感测的光纤线缆包括：
覆盖部，其能够覆盖直的缆芯的覆盖部并且设置有声波折射部，该声波折射部折射大致垂直于缆芯的纵轴方向入射的声波并且使声波斜对地入射到缆芯的纵轴方向。
[发明的有益效果]
根据本发明，可以提供一种使用直光纤并且能够抑制指向性的用于声波感测的光纤线缆。
附图说明
图1是涉及第一示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意性截面图。
图2是示出了涉及第一示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。
图3是示出入射角θi和出射角θo之间的关系的曲线图。
图4是涉及第二示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意性截面图。
图5是示出了涉及第二示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。
图6是示出倾斜角θt和线缆入射角之间的关系的曲线图。
图7是涉及第三示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意性截面图。
图8是涉及第四示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意性截面图。
图9是涉及第五示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意图。
图10是示出了涉及第五示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。
图11是涉及第六示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意剖视图。
图12是示出了涉及第六示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。
图13是设置在涉及第七示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中的覆盖部的透视图。
图14是涉及第七示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的覆盖部附接作业的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明所适用的具体示例实施例。然而，本发明不限于以下示例实施例。另外，为了使说明清楚，适当简化以下的说明和附图。
(第一示例实施例)
通常，光纤线缆被配置成使得捆扎的光纤芯、支撑张力的张力构件和承受侧压的管等被覆盖材料覆盖。
由于本技术应用于作为代表性示例的覆盖材料部分，因此在以下说明中，省略对设置在覆盖材料内侧的线缆结构的描述并且将该部分统称为“缆芯”。
将参考图1至3描述与本发明的第一示例实施例有关的用于声波感测的光纤线缆的配置。图1是涉及第一示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意性截面图。图2是示出了涉及第一示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。图3是示出入射角θi和出射角θo之间的关系的曲线图。如图1所示，用于声波感测的光纤线缆1包括缆芯11和覆盖缆芯11的覆盖部10。覆盖部10包括声波折射部12和填隙部13。在声波折射部12上，形成斜面12a。注意，图1和图2除了用于声波感测的光纤线缆1之外还示出了介质C。
对于缆芯11，将光纤芯、抗拉构件和抗侧压管等捆扎在一起。对于光纤芯，当施加强大的张力或侧压时，光损失会增加，并且在某些情况下存在损坏的风险。为此，通过设置在缆芯11中的张力构件，减小了施加到光纤芯的张力。另外，通过设置在缆芯11中的抗侧压管，减小了施加到光纤芯上的侧压。
声波折射部12能够折射大致垂直于缆芯11的纵轴方向入射的声波。
折射后的声波斜对地(diagonally)行进到缆芯11的纵轴方向，且被使得入射到缆芯11中的光纤芯上。当声波被使得入射到光纤芯上时，通过入射部的光被调制。因此，通过监测光纤芯的反射光和透射光，可以观察到用于声波感测的光纤线缆1周围的声波。
声波折射部12的形状没有特别限制，只要它是能够折射大致垂直于缆芯11的纵轴方向入射的声波的形状。例如，在图1中图示的示例中，通过在声波折射部12上提供斜面12a来折射大致垂直于缆芯11的纵轴方向入射的声波。以下，在本示例实施例中，将描述在声波折射部12上提供斜面12a的情况。
声波折射部12的形状为多个直角圆锥形构件相连。具体地，对于该形状，将多个直角圆锥构件连接成使得直角圆锥构件的顶点与另一个直角圆锥构件的基部的中心接触。缆芯11贯穿多个直角圆锥构件的中心轴。这里，多个直角圆锥构件的每个侧面是斜面12a。
填隙部13覆盖声波折射部12。具体地，填隙部13覆盖声波折射部12，以填充形成如图2所示的声波折射部12的多个直角圆锥构件的间隙。通过使用填隙部13覆盖声波折射部12，与未形成填隙部13的情况相比，可以使覆盖部10的表面平滑。当覆盖部10的表面光滑时，覆盖部10在存放或移动时不容易被夹住。因此，更容易处理用于声波感测的光纤线缆1。
在斜面12a相对于缆芯11的纵轴方向倾斜的状态下使用用于声波感测的光纤线缆1。用于声波感测的光纤线缆1周围，存在能够传播声波的介质C。声波折射部12是使用声速与存在于用于声波感测的光纤线缆1周围的介质C的声速不同的材料形成的。
优选地使用声速与用于声波感测的光纤线缆1和光纤芯周围存在的介质C的声速相差不大的材料形成声波折射部12。在用于声波感测的光纤线缆1周围存在的介质C的声速与声波折射部12的声速相差很大的情况下，在介质C中传播的声波很容易在介质C和声波折射部12的边界处被反射。在声波折射部12的声速和光纤芯的声速相差很大的情况下，入射到声波折射部12的声波容易在声波折射部12和光纤芯的边界处反射。因此，当使用其声速与存在于用于声波感测的光纤线缆1和光纤芯周围的介质C的声速相差不大的材料形成声波折射部12时，在每个边界处的光的反射都可以被抑制。
用于声波感测的光纤线缆1周围存在的介质C例如是空气、水或土壤。例如，使用石英玻璃形成缆芯11中的光纤芯。空气、水、土壤和石英玻璃的典型声速如下表1所示。如表1所示，使用其声速高于存在于用于声波感测的光纤线缆1周围的介质C的声速的材料形成光纤芯。
[表格1]
| 材料 | 声速(m/s) |
| 空气 | 340 |
| 水 | 1500 |
| 土壤 | 1550 |
| 石英玻璃 | 5750 |
优选地，使用类树脂材料形成覆盖部10。例如，类树脂材料是选自特氟龙(R)、天然橡胶、丁二烯橡胶、低密度聚乙烯(JDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、尼龙、聚酰亚胺和亚克力中的一种或多种。类树脂材料的典型声速如表2所示。
[表2]
| 材料 | 声速(m/s) |
| 特氟龙 | 1400 |
| 天然橡胶 | 1500-1600 |
| 丁二烯橡胶 | 1610 |
| 低密度聚乙烯(LDPE) | 2080 |
| 聚氯乙烯(PVC) | 2350 |
| 聚苯乙烯 | 2350 |
| 高密度聚乙烯(HDPE) | 2460 |
| 尼龙 | 2690 |
| 聚酰亚胺 | 2600 |
| 亚克力 | 2750 |
优选使用满足下式(1)的材料形成声波折射部12。当使用满足下式(1)的材料形成声波折射部12时，声波折射部12的声速不会变得与介质C的声速和光纤芯的声速大不相同。在下面的表达式(1)中，Vf、VA和VC分别是缆芯11的声速、声波折射部12的声速和介质的声速。在介质C为水、光纤芯由石英玻璃制成的情况下，满足下面的表达式(1)的材料例如为高密度聚乙烯。高密度聚乙烯的声速为2460m/s。
[数学式1]
VC＜VA＜Vf…表达式(1)
在介质C中垂直于缆芯11的纵轴方向传播的声波斜对地入射到斜面12a。因此，声波折射部12可将在介质C中垂直于缆芯11的纵轴方向行进的声波进行折射。折射后的声波包含比折射前更多的平行于缆芯11的纵轴方向的分量。因此，穿过缆芯11中的光纤芯的光被折射的声波调制。这样，用于声波感测的光纤线缆1可以检测在介质C中传播的与缆芯11的纵轴方向大致垂直的声波。
注意，在图1所示的示例中，已经描述了使用多个相同形状的直角圆锥构件形成声波折射部12的情况。然而，多个直角圆锥构件的形状和布置可以变化。另外，形成声波折射部12的多个直角圆锥构件可以在斜面12a上变形等。形成声波折射部12的多个直圆锥形构件可以在拐角处略微倒圆。声波折射部12和填隙部13可以稍微混合在一起且形成。在声波折射部12和填隙部13混合在一起的情况下，覆盖部10起到配光透镜的作用并且折射声波。这样，在制造覆盖部10时不需要高精度。因此，易于制造用于声波感测的光纤线缆1。
在第一示例实施例中，填隙部13使用声速比声波折射部12的声速低的材料形成。声波折射部12和填隙部13优选地使用声速按照介质C、填隙部13、声波折射部12和光纤芯的顺序变高的材料形成。声波按照介质C、填隙部13、声波折射部12和缆芯11的顺序传播。因此，当声速按照介质C、填隙部13、声波折射部12和光纤芯的顺序变高时，在各个边界处的反射被抑制。
覆盖部10不需要在介质C和填隙部13的边界处折射在介质C中传播的声波。因此，填隙部13优选地使用具有接近于存在于用于声波感测的光纤线缆1周围的介质C的声速的声速的材料形成。即，填隙部13优选地使用满足下式(2)的材料形成。下式(2)中，VB为填隙部13的声速。在介质C为水的情况下，光纤芯由石英玻璃制成，声波折射部12由高密度聚乙烯制成，满足下面表达式(2)的材料例如为丁二烯橡胶。丁二烯橡胶的声速为1610m/s。当使用声速更接近介质C的材料形成填隙部13时，可以抑制声波在介质C和填隙部13的边界处的反射。
[数学式2]
图2是示出了涉及第一示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。图2所示的箭头表示声波的行进方向。入射角θi为斜面12a的法线与声波在填隙部13中的行进方向所成的夹角。出射角θo为斜面12a的法线与在声波折射部12中声波的行进方向所成的夹角。倾斜角θt是由斜面12a和缆芯11形成的角度。
在第一示例实施例中，填隙部13使用其声速比声波折射部12的声速低的材料形成。因此，在覆盖部10中，根据斯涅尔定律(Snell’s law)，出射角θo总是大于入射角θi。因此，在入射角θi为预定角度或更大的情况下，发生全反射。引起全反射的入射角θi的下限定义为临界角θc。可以如下面的表达式(3)所示那样计算临界角θc。声波折射部12被设计成使得倾斜角θt变得小于临界角θc。在倾斜角θt小于临界角θc的情况下，大致垂直于缆芯11的纵轴方向入射的声波可以在填隙部13和声波折射部12的边界面上折射。
[数学式3]
声波折射部12被优选地设计为使得倾斜角θt变得比临界角θc小15°或更多。在与缆芯11的纵轴方向所成的角度为75°或更大的声波中，平行于缆芯11的纵轴方向的分量并不多。当声波折射部12被设计成使得倾斜角θt比临界角θc小15°或更多时，与缆芯11的纵轴方向所成的角度为75°或更多的声波可在声波折射部12中折射。在声波折射部12中折射的声波容易调制穿过光纤芯的光，因为平行于缆芯11的纵轴方向的分量增加。因此，当使用包括倾斜角θt比临界角θc小15°或更多的声波折射部12的用于声波感测的光纤线缆1时，可以监视其与缆芯11的纵轴方向形成的角度为75°或更多的声波。
图3示出了在声波折射部12由高密度聚乙烯制成并且填隙部13由丁二烯橡胶制成的情况下入射角θi和出射角θo之间的关系。当声波折射部12由高密度聚乙烯制成并且填隙部13由丁二烯橡胶制成时，如图3所示，临界角θc约为41°。因此，声波折射部12被设计成使得倾斜角θt变为41°或更小，优选地26°或更小。
在第一示例实施例中，已经描述了覆盖部10包括填隙部13的情况。然而，覆盖部10可以不包括填隙部13。在覆盖部10不包括填隙部13的情况下，介质C进入对应于填隙部13的部分。在覆盖部10不包括填隙部13的情况下，声波折射部12是使用与用于声波感测的光纤线缆1周围存在的介质C不同声速的材料形成的。
(第二示例实施例)
接下来，参考图3至图6，将描述涉及第二示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的配置。图4是涉及第二示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意性截面图。图5是示出了涉及第二示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。图6是示出在倾斜角θt和线缆入射角之间的关系的曲线图。如图4所示，用于声波感测的光纤线缆2包括覆盖部20而不是图1中所示的覆盖部10。覆盖部20包括声波折射部22和填隙部23。由于其他配置与第一示例实施例中描述的配置相同，因此适当地省略了多余的描述。注意，除了用于声波感测的光纤线缆2之外，图4和图5还示出了介质C。
与图1所示的声波折射部12类似，声波折射部22具有使得多个直角圆锥构件连接的形状。多个直角圆锥构件的侧面分别为斜面22a。缆芯11贯穿多个直角圆锥构件的中心轴。与图1所示的填隙部13类似，填隙部23覆盖声波折射部22。
在第二示例实施例中，填隙部23使用声速比声波折射部22的声速更高的材料形成。即，声波折射部22和填隙部23是使用满足以下表达式(4)的材料形成。在介质C为水且光纤芯由石英玻璃制成的情况下，通过使声波折射部22以丁二烯橡胶制成，且使填隙部23以高密度聚乙烯制成，可以满足下面的表达式(4)。
[数学式4]
图5是示出了涉及第二示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。图5所示的箭头表示声波的行进方向。在第二示例实施例中，使用声速高于声波折射部22的声速的材料形成填隙部23。因此，根据斯涅耳定律，如图5所示，在覆盖部20中，出射角θo总是小于入射角θi。因此，在填隙部23和声波折射部22的边界处，不发生全反射。因此，声波折射部22可以折射以大致平行于倾斜角θt的角度入射的声波。另外，当入射角θi变大时，在声波折射部22中折射的声波的行进方向会聚成与斜面22a的法线大致平行。
图3示出了在声波折射部22由丁二烯橡胶制成并且填隙部23由高密度聚乙烯制成的情况下入射角θi和出射角θo之间的关系。当声波折射部22由丁二烯橡胶制成且填隙部23由高密度聚乙烯制成时，在入射角θi为45°或更大的情况下，出射角θo会聚为28°或更大和41°或更小。
由大致垂直于缆芯11的纵轴方向入射的声波在声波折射部22中的行进方向与缆芯11的纵轴方向形成的角度被定义为声波倾斜角θf。可以如下面的表达式(5)所示那样计算声波倾斜角θf。在声波倾斜角θf较小的情况下，在大致垂直于缆芯11的纵轴方向入射的声波中，当在声波折射部22中折射时，平行于缆芯11的纵轴方向的分量增加。
[数学式5]
θf＝90°-θt+θO…表达式(5)
如上面的表达式(5)所示，当倾斜角θt变大时，声波倾斜角θf变小。因此，优选地，声波折射部22被设计为使得倾斜角θt变大。图6示出了在声波折射部22由丁二烯橡胶制成并且填隙部23由高密度聚乙烯制成的情况下倾斜角θt和声波倾斜角θf之间的关系。如图6所示，通过将声波折射部22设计成使得倾斜角θt变为67°或更大，声波倾斜角θf可以变成60°或更小。
(第三示例实施例)
接下来，参考图7，将描述涉及第三示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的配置。图7是涉及第三示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意性截面图。如图7所示，用于声波感测的光纤线缆3包括覆盖部30而不是图1中所示的覆盖部10。覆盖部30包括声波折射部32和填隙部33。由于其他配置与第一和第二示例实施例中描述的配置相同，因此适当地省略了多余的描述。注意，除了用于声波感测的光纤线缆3之外，图7还示出了介质C。
声波折射部32是波纹管状的构件。对于声波折射部32，具体地，凹部和凸部重复地形成在外侧面上。因此，当声波折射部32在纵轴方向上被切割时，外侧面变成波纹状。缆芯11贯穿声波折射部32的中心轴。形成在声波折射部32的外侧面上的突起分别包括一对斜面。突起包括的一对斜面是斜面32a和32b。与图1所示的填隙部13类似，填隙部33覆盖声波折射部32。
在第三示例实施例中，使用其声速比声波折射部32的声速低的材料形成填隙部33。因此，声波折射部32被设计成使得，类似于图1所示的声波折射部12，在斜面32a上的倾斜角和在斜面32b上的倾斜角小于临界角θc。声波折射部32不包括角部，如图7所示。通常，在构件上形成角部的情况下，与不在构件上形成角部的情况相比，需要以高精度进行制造。因此，与图1所示的声波折射部12相比，更容易制造声波折射部32。
优选地，声波折射部32形成为使得斜面32a的倾斜角和斜面32b的倾斜角不同。在斜面32a和32b的倾斜角不同的情况下，当声波垂直于缆芯11的纵轴方向入射时，在斜面32a上折射的声波的声波倾斜角θf和在斜面32b上折射的声波的声波倾斜角θf变得不同。因此，在斜面32a上折射的声波和在斜面32b上折射的声波在彼此不完全抵消的情况下传播到缆芯11。
在第三示例实施例中，已经描述了覆盖部30包括填隙部33的情况。然而，覆盖部30可以不包括填隙部33。在覆盖部30不包括填隙部33的情况下，介质C进入对应于填隙部13的部分。在覆盖部30不包括填隙部33的情况下，类似于图1所示的声波折射部12，使用声速与用于声波感测的光纤线缆3周围存在的介质C声速不同的材料形成声波折射部32。
(第四示例实施例)
接下来，参考图8，将描述涉及第四示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的配置。图8是涉及第四实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意截面图。如图8所示，用于声波感测的光纤线缆4包括覆盖部40而不是图7中所示的覆盖部30。覆盖部40包括声波折射部42和填隙部43。由于其他配置与第一至第三示例实施例中描述的配置相同，因此适当地省略了多余的描述。注意，除了用于声波感测的光纤线缆4之外，图8还示出了介质C。
与图8所示的声波折射部32类似，声波折射部42是波纹管状的构件。与图8所示的填隙部33类似，填隙部43覆盖声波折射部42。在第四示例实施例中，使用其声速比声波折射部42的声速更高的材料形成填隙部43。因此，优选地，类似于图4所示的声波折射部22，声波折射部42被设计成使得倾斜角θt变大。
(第五示例实施例)
接下来，参考图9和图10，将描述涉及第五示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的配置。图9是涉及第五实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意图。图10是示出了涉及第五示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。图9为其中用于声波感测的光纤线缆5的部分截断的示意图。如图9所示，用于声波感测的光纤线缆5包括覆盖部50而不是图1中的覆盖部10。
覆盖部50包括声波折射部52而不是图1所示的声波折射部12。覆盖部50除了声波折射部52之外还可以包括加强部54。由于其他配置与第一至第四示例实施例中描述的配置相同，因此适当地省略了多余的描述。注意，除了用于声波感测的光纤线缆5之外，图9和图10还示出了介质C。
声波折射部52是绳状构件。声波折射部52被布置为围绕缆芯11缠绕。在图9所示的示例中，声波折射部52围绕缆芯11螺旋缠绕。声波折射部52可以是圆形并制成环形的绳状构件。在声波折射部52为环状的情况下，通过将缆芯11插入多个环状构件中，声波折射部52被配置成缠绕在缆芯11上。
图9所示的声波折射部52是横截面为圆形的绳状构件。因此，如图10所示，声波折射部52与介质C的边界面是曲面，使得垂直于缆芯11的纵轴方向传播的声波在介质C和声波折射部52的边界面上折射，如图10所示。
在图9和图10所示的示例中，已经描述了声波折射部52是在横截面上为圆形的绳状构件的情况。但是，声波折射部52只要它是与介质C的界面为曲面或斜面的绳状构件，就可以是任何形状的绳状构件。声波折射部52可以是例如在横截面上为半圆形、梯形或三角形等的绳状构件。
在图9所示的示例中，覆盖部50包括加强部54。加强部54是在中心处形成有通孔的管状构件。缆芯11插入到形成在加强部54中的通孔中。在覆盖部50包括加强部54的情况下，声波折射部52围绕加强部54缠绕，如图9所示。在覆盖部50包括加强部54的情况下，与覆盖部50不包括加强部54的情况相比，可以增大在缠绕声波折射部52时声波折射部52的弯曲半径。
在声波折射部52的弯曲半径大的情况下，与弯曲半径小的情况相比，声波折射部52的弯曲外侧受到的拉力小。因此，通过增大声波折射部42的弯曲半径，能够抑制声波折射部52的损坏。因此，在覆盖部50包括加强部54的情况下，即使在缆芯11的横截面积小的情况下，也可以抑制声波折射部52的损坏。
使用声速与存在于用于声波感测的光纤线缆5周围的介质C的声速不同的材料形成声波折射部52。优选地，使用其声速与用于声波感测的光纤线缆5和缆芯中的光纤芯周围存在的介质C的声速相差不大的材料形成声波折射部52。因此，优选使用满足下面的表达式(1)的材料形成声波折射部12。
[数学式6]
VC＜VA＜Vf…表达式(1)
在覆盖部50包括加强部54的情况下，优选的是，形成加强部54的材料满足下面的表达式(6)。当使用满足下面的表达式(6)的材料形成加强部54时，在声波折射部52和加强部54的边界以及加强部54和缆芯11的边界处抑制了声波的反射。在下面的表达式(6)中，VD表示加强部54的声速。
[数学式7]
VB＜VD＜Vf…表达式(6)
覆盖部50可以包括未示出的填隙部。未示出的填隙部覆盖声波折射部52。当被填隙部覆盖时，声波折射部52固定在缠绕位置。另外，在覆盖部50包括填隙部的情况下，能够抑制覆盖部50的表面上的凹凸。因此，与覆盖部50不包括填隙部的情况相比，覆盖部50包括填隙部的用于声波感测的光纤线缆5易于操作。
(第六示例实施例)
接下来，参照图11和图12，将描述涉及第六示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的配置。图11是涉及第六示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的示意截面图。图12是示出涉及第六示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中声波的折射的示意图。如图11所示，用于声波感测的光纤线缆6包括覆盖部60而不是图2中的覆盖部10。覆盖部60包括声波折射部62和填隙部63。由于其他配置与第一至第五示例实施例中描述的配置相同，因此适当地省略了多余的描述。注意，图11和图12示出了除了用于声波感测的光纤线缆6之外的介质C。
声波折射部62是多个丸状构件。多个丸状构件的形状没有特别限制。多个丸状构件的形状例如为大致球形。多个丸状构件的形状可以是椭圆形或不定形等。多个丸状构件的尺寸可以相同或可以不同。如图11所示，声波折射部62散布在填隙部63中。在图11所示的示例中，声波折射部62以不使丸在填隙部63中彼此相互接触的密度散布。然而，只要填隙部63可以进入的间隙存在于丸之间，声波折射部62可以按使得丸在填隙部63中彼此相互接触的密度散布。
使用声速与存在于用于声波感测的光纤线缆6周围的介质C的声速不同的材料形成声波折射部62。优选地，使用其声速与存在于用于声波感测的光纤线缆6和光纤芯周围的介质C的声速相差不大的材料形成声波折射部62。此外，优选地，使用声速接近存在于用于声波感测的光纤线缆6周围的介质C的声速的材料形成填隙部63。即，优选使用满足下面的表达式(2)的材料形成声波折射部62和填隙部63。
[数学式8]
(第七示例实施例)
接下来，参考图13和图14，将描述涉及第七示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的配置。图13是设置在涉及第七示例实施例的用于声波感测的光纤线缆中的覆盖部的透视图。图14是涉及第七示例实施例的用于声波感测的光纤线缆的覆盖部安装作业的示意图。如图13所示，用于声波感测的光纤线缆7包括覆盖部70而不是图1中的覆盖部10。在覆盖部70中，形成了缆芯附接孔70a和狭缝75。图14除了用于声波感测的光纤线缆7之外还示出夹具90。由于其他配置与在第一至第六示例实施例中描述的配置相同，因此适当地省略了多余的描述。
覆盖部70包括未示出的声波折射部，并且还可以包括未示出的填隙部。例如，与在第一至第七示例实施例中描述的覆盖部类似地配置覆盖部70。在覆盖缆芯11之前形成覆盖部70。在覆盖部70中，缆芯附接孔70a形成在中心处。在覆盖部70中，狭缝75形成在纵轴方向上。因此，预先形成的覆盖部80能够在安装现场从狭缝75安装到缆芯11。
优选地，覆盖部70和缆芯11分开存放。覆盖部70和缆芯11通常缠绕在卷筒上并储存。由于缆芯11与覆盖部70相比较薄，因此可以围绕一个卷筒缠绕的长度较长。当安装覆盖部70和缆芯11时，覆盖部70置于缆芯11上并安装。将覆盖部70置于缆芯11上的方法没有特别限制，例如，图14示出了通过使用夹具90并加宽狭缝75将覆盖部70置于缆芯11上的方法.
迄今为止描述的具有折射声波功能的覆盖部趋于使用于声波感测的光纤线缆变粗，并且存在安装和处理之前缠绕存储变得困难的缺点。然后，在本示例实施例中，缆芯和覆盖部是分开制造和储存的，并且在安装时将覆盖部置于缆芯上。
通常，线缆缠绕在卷筒上以进行容纳、储存和运输。当线缆较粗时，可以缠绕在一个卷筒上的长度变短，使得在短于所需长度的情况下，需要在安装位置进行线缆连接作业。特别是高抗拉/耐水压等的特殊线缆的情况下，连接作业难度大，需要带专业工程师和工具到没有布置工作环境的线缆安装现场，且作业时间变长。从这样的经济观点来看，期望可绕一个卷筒缠绕的长度尽可能长。另一方面，由于覆盖部不需要在纵轴方向上传输信号，因此不需要连接，即使存在几个接头也不会妨碍效果。
因此，可以分开制造、储存和运输缆芯11和覆盖部70，并且可以在将覆盖部70放在从卷筒展开的缆芯11上的同时进行安装。通常，在这种情况下，在覆盖部70上形成如图13所示的狭缝75(裂口)。即使形成狭缝75，也不会破坏覆盖部70的声波折射效果。另一方面，需要考虑在缆芯11和覆盖部70的边界处的声波的平滑传输。期望将缆芯11和覆盖部70紧密地附接以尽可能不产生间隙。
<其他示例实施例>
注意，可以部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成上述各个示例实施例的覆盖部。部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成的覆盖部以干燥状态储存。与吸水前相比，部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成的覆盖部在吸水时体积膨胀。因此，当部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成覆盖部时，可以抑制储存所需的空间。然而，包括部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成的覆盖部的用于声波感测的光纤线缆理想地安装在诸如水下的不干燥的位置。包括部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成的覆盖部的用于声波感测的光纤线缆可以安装在其中干燥状态不会持续很长时间的地方的陆地上。
类似于图13所示的覆盖部70，部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成的覆盖部可以与缆芯11分开制造和储存。当部分地或完全地使用吸湿膨胀材料形成的覆盖部是在干燥状态下时，可以绕卷筒缠绕的长度很长。因此，可以抑制储存所需的空间。
通过涉及上述本示例实施例的发明，可以提供一种使用直光纤并且能够抑制方向性的用于声波感测的光纤线缆。
注意，本发明不限于上述示例实施例，并且可以在不偏离目的的情况下适当地改变。
本申请要求优先权于基于2019年6月12日提交的日本专利申请No.2019-109437，并且其全部公开内容并入本文。
[附图标记列表]
1-7 用于声波感测的光纤线缆
10、20、30、40、50、60、70 覆盖部
70a 缆芯附接孔
11 缆芯
12、22、32、42、52、62、72 声波折射部
12a、22a、32a、42a、42b、52a、62a、72a 斜面
13、23、33、43、63 填隙部
54 加强部
75 狭缝
90 夹具。
Claims (9)
1.一种用于声波感测的光纤线缆，包括：
覆盖部，所述覆盖部能够覆盖直的缆芯并且设置有声波折射部，所述声波折射部折射大致垂直于所述缆芯的纵轴方向入射的声波并且使所述声波斜对地入射到所述缆芯的所述纵轴方向。
2.根据权利要求1所述的用于声波感测的光纤线缆，其中，所述覆盖部包括填隙部，所述填隙部被配置为覆盖所述声波折射部。
3.根据权利要求1或2所述的用于声波感测的光纤线缆，其中，所述声波折射部包括相对于所述纵轴方向倾斜的斜面。
4.根据权利要求1或2所述的用于声波感测的光纤线缆，其中，所述声波折射部是绳形状，并且缠绕在所述缆芯周围。
5.根据权利要求2所述的用于声波感测的光纤线缆，其中，所述声波折射部是丸形状，并且散布在所述填隙部中。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的用于声波感测的光纤线缆，满足下面的表达式(1)，其中，所述缆芯的声速、所述声波折射部的声速和在所述覆盖部周围传播所述声波的介质的声速分别定义为Vf、VA和VC，
VC＜VA＜Vf…表达式(1)。
7.根据权利要求2所述的用于声波感测的光纤线缆，满足下面的表达式(2)，其中，所述缆芯的声速、所述声波折射部的声速、所述填隙部的声速以及在所述覆盖部周围传播所述声波的介质的声速分别定义为Vf、VA、VB和VC，
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的用于声波感测的光纤线缆，其中，所述覆盖部能够与所述缆芯分开制造和储存并且在安装之前被附接到所述缆芯。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的用于声波感测的光纤线缆，其中，所述覆盖部部分地或完全地使用吸湿性膨胀材料形成，并且在吸水时的体积比吸水前的所述体积膨胀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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