CN115950462A - 传感光纤及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感光纤及其制作方法，传感光纤包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层由内而外依次设置于光纤本体和耐温层之间，缓冲层均为硅树脂材料层；沿由光纤本体向耐温层的排布方向，各缓冲层的弹性模量依次递增，且各缓冲层的热膨胀系数依次递减，各缓冲层具有不同的泊松系数。本发明的传感光纤及其制作方法，可以使光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

Description

传感光纤及其制作方法

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种传感光纤及其制作方法。

背景技术

光纤传感是利用光在光纤中传输时产生散射的一种传感技术，基于布里渊散射的光纤传感技术可实现连续路径上温度和应变的同时测量，但是温度在200℃以上时，常规光纤已无法使用。在高温高压环境下，需设计耐温等级更高、对压强更敏感，同时保持较低传输损耗的光纤用于实现油气井等特殊环境下的温度或压强传感。

光纤包括芯层、包层和涂覆层。具体的，包层设置于芯层和涂覆层之间，涂覆层作为光纤的最外层，用于保护芯层和包层以使光纤正常传输。为了使光纤可以在200℃以上的温度使用，现有的光纤涂覆层通常采用聚酰亚胺涂层，以使光纤可耐200℃的高温。

但是，涂覆层采用聚酰亚胺涂层，对压强的敏感性不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种传感光纤及其制作方法，可以使光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

本发明提供一种传感光纤，包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层由内而外依次设置于光纤本体和耐温层之间，缓冲层均为硅树脂材料层；沿由光纤本体向耐温层的排布方向，各缓冲层的弹性模量依次递增，且各缓冲层的热膨胀系数依次递减，各缓冲层具有不同的泊松系数。

可选的，至少两层缓冲层包括沿由光纤本体向耐温层的排布方向依次相邻设置的第一缓冲层和第二缓冲层，耐温层的弹性模量大于第二缓冲层的弹性模量，耐温层的热膨胀系数小于第二缓冲层的热膨胀系数。

可选的，各缓冲层为有机硅树脂层，耐温层为聚酰亚胺树脂层。

可选的，第二缓冲层的弹性模量大于第一缓冲层的弹性模量的10倍。

可选的，第一缓冲层的弹性模量为5-50MPa，热膨胀系数为30-50×10^-5/℃；第二缓冲层的弹性模量为800-1200MPa，热膨胀系数为5-7×10^-5/℃；耐温层的弹性模量大于或者等于2GPa，热膨胀系数为2-4×10^-5/℃。

可选的，缓冲层的外径大于或者等于150μm；传感光纤的外径大于或者等于160μm；传感光纤可耐温度大于或者等于200℃，应变强度大于或者等于100KPsi，布里渊散射频移-压强系数大于或者等于-0.901MHz/MPa。

可选的，光纤本体包括芯层和包层，包层设置于芯层和缓冲层之间，芯层和包层均为石英材质。

可选的，光纤本体为单模光纤，包层的直径为125±1μm，光纤本体在1550nm波长的衰减小于或者等于0.5dB/km。

本发明提供一种传感光纤的制作方法，用于制作传感光纤，制作方法包括：

提供光纤预制棒；

将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成光纤本体；

依次将多层涂覆层依次涂覆于光纤本体的外层，并对涂覆层进行固化；

将传感光纤牵引收线。

可选的，将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，具体包括：

根据公式

Δ_V＝αcos(R₁-R₀+π/2)

调节传送光纤预制棒的速度；其中，Δ_V为传送光纤预制棒速度的调节值，α为修正系数，R₁为实际包层直径，R₀为目标包层直径。

可选的，抽丝的过程采用低速稳速牵引方式，并且牵引速度为15-50m/min。

可选的，多层涂覆层采用压力涂覆的方式涂覆，通过供料部、管道、过渡部和模具将涂覆材料涂覆于光纤本体的外层以形成多层涂覆层；其中，供料部内设置有涂覆材料，管道连接于供料部和过渡部之间，模具设置于过渡部内，并和光纤本体以相同的轴线分布于光纤本体的外侧。

可选的，管道的内径为6-10mm，过渡部至模具之间均匀设置有4-6个供涂覆材料通过的通孔。

可选的，涂覆层包括由内而外依次排布的第一缓冲层、第二缓冲层和耐温层；第一缓冲层的涂覆粘度为2500-4000mPa.s；第二缓冲层的涂覆粘度为1500-3000mPa.s；耐温层的涂覆粘度为6000-8000mPa.s；第一缓冲层、第二缓冲层和耐温层的涂覆压力均为0.05-0.2MPa。

可选的，第一缓冲层和第二缓冲层均采用紫外光固化的方式进行固化，并且两层分别固化；耐温层采用热固化的方式进行固化。

可选的，紫外光光源的功率为0.5-2KW，传感光纤获得光源辐照能量为200-500mj/cm²，固化程度为85％-95％，固化后第一缓冲层和第二缓冲层的厚度比为1:1.5-2，第一缓冲层和第二缓冲层的厚度大于或者等于12.5μm。

可选的，耐温层的聚酰亚胺树脂固含量为15-25％，热固化温度为150-400℃，加热炉采用分级升温的方式加热，固化后耐温层的厚度为5-20μm。

可选的，收线张力为40-70g。

本发明提供一种传感光纤及其制作方法，传感光纤包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层由内而外依次设置于光纤本体和耐温层之间，缓冲层均为硅树脂材料层；沿由光纤本体向耐温层的排布方向，各缓冲层的弹性模量依次递增，且各缓冲层的热膨胀系数依次递减，各缓冲层具有不同的泊松系数。本发明的传感光纤及其制作方法，可以使光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的传感光纤的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的传感光纤的制作方法的流程示意图。

附图标记说明：

100-传感光纤；

110-光纤本体；

120-涂覆层；

111-芯层；

112-包层；

121-缓冲层；

122-耐温层；

1211-第一缓冲层；

1212-第二缓冲层。

具体实施方式

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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的一部分实施例，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

光纤包括芯层、包层和涂覆层。具体的，包层设置于芯层和涂覆层之间，涂覆层作为光纤的最外层，用于保护芯层和包层以使光纤正常传输。为了使光纤可以在200℃以上的温度使用，现有的光纤涂覆层通常采用聚酰亚胺涂层，以使光纤可耐200℃的高温。

但是，涂覆层采用聚酰亚胺涂层，对压强的敏感性不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种传感光纤及其制作方法，传感光纤包括光纤本体和多层涂覆层，多层涂覆层的弹性模量依次递增，热膨胀系数依次递减，且具有不同的泊松系数，从而使外界压力对光纤本体内声场和有效折射率的影响较高，可以使传感光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

现结合附图和具体实施方式，对本发明的具体内容进行进一步说明。

光纤包括芯层、包层和涂覆层。具体的，包层设置于芯层和涂覆层之间，涂覆层作为光纤的最外层，用于保护芯层和包层以使光纤正常传输。为了使光纤可以在200℃以上的温度使用，现有的光纤涂覆层通常采用聚酰亚胺涂层，以使光纤可耐200℃的高温。但是，涂覆层采用聚酰亚胺涂层，对压强的敏感性不足。

本发明提供的传感光纤及其制作方法，传感光纤包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，第一缓冲层、第二缓冲层和耐温层的弹性模量依次递增，热膨胀系数依次递减，且具有不同的泊松系数，从而使外界压力对光纤本体内声场和有效折射率的影响较高，可以使传感光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

为了使光纤可以在200℃以上的温度使用，现有的光纤涂覆层通常采用纯聚酰亚胺涂层，但是其较高的弹性模量会导致光纤传输损耗偏大，且大长度连续生产难度较大。根据拉梅定理，光纤整体可以看作为多层套筒结构，现有普通石英光纤一般采用两层涂层材料，相邻涂层热膨胀系数、泊松比接近，外界压力对纤芯内声场和有效折射率的影响较低，致使传感光纤布里渊频移-压强敏感性不足，不能兼具耐高温和低损耗特性。

图1为本发明实施例提供的传感光纤的结构示意图。如图1所示，传感光纤100包括光纤本体110和设置于光纤本体110外侧的多层涂覆层120，多层涂覆层120包括耐温层122和至少两层缓冲层121。

其中，光纤本体110作为传感光纤100的内层结构，利用光在光纤本体110中传输时产生散射效应来进行传输信号与传感，具有分辨率高、测试范围广、测量精度高等特点。设置于光纤本体110外侧的多层涂覆层120，作为传感光纤100的外层结构，用于对内层的光纤本体110进行保护，以保护光纤本体110不受外部环境所破坏。

进一步的，当传感光纤100用于油气井等特殊环境下时，油气井等特殊环境下温度通常可达200℃以上的高温，由于多层涂覆层120包括耐温层122和至少两层缓冲层121，可以通过耐温层122保护光纤本体110，以使光纤本体110在200℃以上的高温下仍能正常工作。并且通过缓冲层121的作用，以使光纤本体110的传输传感功能不受到影响。

具体的，至少两层缓冲层121由内而外依次设置于光纤本体110和耐温层122之间，缓冲层121均为硅树脂材料层；沿由光纤本体110向耐温层122的排布方向，各缓冲层121的弹性模量依次递增，且各缓冲层121的热膨胀系数依次递减，各缓冲层121具有不同的泊松系数。

需要说明的是，入射到介质的光波与介质内的弹性声波发生相互作用而产生的光散射是布里渊散射，由于声光调制作用，背向布里渊散射光中心频率会与入射光波中心频率之间产生一定的频率移动，即布里渊频移，布里渊频移可由公式表示：

v_B＝2n_effv_α/λ₀

其中，ν_B为布里渊频移，n_eff为光纤本体110有效折射率，λ₀为泵浦光波长，ν_α为纵向声速，并且ν_α可由公式表示：

其中，E为光纤杨氏模量，γ为泊松比，ρ为密度。

当光纤本体110中温度或者压强变化时，通过影响光纤本体110的纵向声速和有效折射率可使得布里渊频率发生线性变化，进而解调得到光纤本体110周边环镜的温度或压强信息。

由于至少两层缓冲层121由内而外依次设置于光纤本体110和耐温层122之间，缓冲层121均为硅树脂材料层；沿由光纤本体110向耐温层122的排布方向，各缓冲层121的弹性模量依次递增，且各缓冲层121的热膨胀系数依次递减，各缓冲层121具有不同的泊松系数，不同层之间材料热膨胀系数、弹性模量和泊松比的差异变化，使外界压力对光纤本体110内声场和有效折射率的影响较高，致使传感光纤100的布里渊频移变化强烈，并在在耐温层122的作用下，可以使传感光纤100在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

可选的，至少两层缓冲层121包括沿由光纤本体110向耐温层122的排布方向依次相邻设置的第一缓冲层1211和第二缓冲层1212，耐温层122的弹性模量大于第二缓冲层1212的弹性模量，耐温层122的热膨胀系数小于第二缓冲层1212的热膨胀系数。

具体的，由于耐温层122的弹性模量大于第二缓冲层1212的弹性模量，耐温层122的热膨胀系数小于第二缓冲层1212的热膨胀系数，一方面，可以使外界压力对光纤本体110内声场和有效折射率的影响较高，致使传感光纤100的布里渊频移变化较为强烈，进而使传感光纤100对压强变化较为敏感。另一方面，耐温层122的弹性模量大于缓冲层121的弹性模量，使耐温层122的刚度相对缓冲层121更大，在加工依次加工涂设缓冲层121和耐温层122的过程中，可以使外层的刚度逐渐增大，使加工过程更加方便。

可选的，各缓冲层121为有机硅树脂层，耐温层122为聚酰亚胺树脂层。具体的，由于各缓冲层121为有机硅树脂层，可以使缓冲层121具有更低的表面张力，并且有机硅树脂的耐热性、耐水性、透气性等均优于一般的有机树脂，可以使缓冲层121具有更好的耐热性、耐水性及透气性。由于耐温层122为聚酰亚胺树脂层，聚酰亚胺的耐高温性能可达400℃，热分解的温度可达到520℃，长期使用时候温度可达到350℃，在油气井等特殊环境下，可以更好的保护内层的光纤本体110及缓冲层121不受外界环境的影响和破坏，以使传感光纤100正常工作。

可选的，第二缓冲层1212的弹性模量大于第一缓冲层1211的弹性模量的10倍。具体的，由于第二缓冲层1212的弹性模量大于第一缓冲层1211的弹性模量的10倍，一方面，第一缓冲层1211和第二缓冲层1212的弹性模量差距越大，外界压力对光纤本体110内声场和有效折射率的影响越高，致使传感光纤100的布里渊频移变化更加强烈，进而使传感光纤100对压强变化更加敏感。另一方面，可以使第二缓冲层1212的刚度明显大于第一缓冲层1211的刚度，以使第二缓冲层1212在进行长距离加工时，可以更好的抵抗断裂受损，从而使传感光纤100可以实现长距离加工。

作为一种可选的实施方式，第一缓冲层1211的弹性模量为5-50MPa，热膨胀系数为30-50×10^-5/℃；第二缓冲层1212的弹性模量为800-1200MPa，热膨胀系数为5-7×10^-5/℃；耐温层122的弹性模量大于或者等于2GPa，热膨胀系数为2-4×10^-5/℃。

具体的，由于第一缓冲层1211的弹性模量为5-50MPa，热膨胀系数为30-50×10^-5/℃，可以使第一缓冲层1211的弹性模量不至于过小，热膨胀系数不至于过大而导致第一缓冲层1211更容易断裂，同时使第一缓冲层1211的弹性模量不至于过大，热膨胀系数过小而使第一缓冲层1211的刚度较小，光纤本体110在接触第一缓冲层1211后产生较小的应力应变，进而减少光纤本体110中信号传输受损。

由于第二缓冲层1212的弹性模量为800-1200MPa，热膨胀系数为5-7×10^-5/℃，可以使第二缓冲层1212具有较大的刚性，从而在长距离加工时可以承受更大的断裂强度，以使传感光纤100可以实现长距离加工制造。

由于耐温层122的弹性模量大于或者等于2GPa，热膨胀系数为2-4×10^-5/℃，可以使耐温层122在承受外部特殊环境的高温情况下，具有更大的刚性，以避免耐温层122发生断裂的情况。

可选的，缓冲层121的外径大于或者等于150μm；传感光纤100的外径大于或者等于160μm，传感光纤100的长度大于或者等于20km；传感光纤100可耐温度大于或者等于200℃，应变强度大于或者等于100KPsi，布里渊散射频移-压强系数大于或者等于-0.901MHz/MPa。由于光纤本体110的外层依次设置有第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122，并且第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122的弹性模量、热膨胀系数均不相同，外界压力对光纤本体110内声场和有效折射率的影响较高，致使传感光纤100的布里渊频移变化强烈，相较于常规只设置一层聚酰亚胺树脂层的传感光纤100，压强敏感性提升21％以上，可以使传感光纤100在耐高温的情况下，对压强变化更加敏感。

可选的，光纤本体110包括芯层111和包层112，包层112设置于芯层111和缓冲层121之间，芯层111和包层112均为石英材质。具体的，由于光纤本体110包括芯层111和包层112，包层112设置于芯层111和缓冲层121之间，可以通过包层112进一步保护内部的芯层111，以避免芯层111在传输信号的过程中发生破坏。由于芯层111和包层112均为石英材质，可以使光纤本体110具有更好的传输信号能力。

可选的，光纤本体110为单模光纤，包层112的直径为125±1μm，光纤本体110在1550nm波长的衰减小于或者等于0.5dB/km。由于光纤本体110为单模光纤，包层112的直径为125±1μm，光纤本体110在1550nm波长的衰减小于或者等于0.5dB/km，可以使传感光纤100在传感和传输信号的过程中，减少光纤本体110中信号传输的损耗。

本发明提供一种传感光纤100的制作方法，用于制作传感光纤100。图2为本发明实施例提供的传感光纤的制作方法的流程示意图。如图2所示，传感光纤100的制作方法包括：

步骤S101：提供光纤预制棒。

步骤S102：将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成光纤本体110。

步骤S103：依次将多层涂覆层120依次涂覆于光纤本体110的外层，并对涂覆层120进行固化。

步骤S104：将传感光纤100牵引收线。

可选的，将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，具体包括：

根据公式

Δ_V＝αcos(R₁-R₀+π/2)

调节传送光纤预制棒的速度；其中，Δ_V为传送光纤预制棒速度的调节值，α为修正系数，R₁为实际包层112直径，R₀为目标包层112直径。

具体的，在光纤预制棒熔融软化抽丝的过程中，根据目标包层112直径、实际包层112直径结合传送光纤预制棒的速度和包层112直径之间的关系，调整传送光纤预制棒的速度，以使抽丝后的包层112直径达到目标包层112直径，以使加工后的光纤本体110可以正常传输和传感。

可选的，抽丝的过程采用低速稳速牵引方式，并且牵引速度为15-50m/min。具体的，由于抽丝的过程采用低速稳速牵引方式，并且牵引速度为15-50m/min，可以保证涂覆后的第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122在固化的过程中受热均匀，从而使传感光纤100的性能更加稳定。

具体的，经过氢氟酸清洗后的玻璃管，通入硅锗等气体材料后，在高温的条件下，气体材料与玻璃管内壁发生化学反应，以形成光纤预制棒。将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成光纤本体110，进而将多层涂覆层120依次涂覆于光纤本体110的外层，并对涂覆层120进行固化，形成传感光纤100。由于多层涂覆层之间弹性模量、热膨胀系数和泊松比均不相同，外界压力对光纤本体110内声场和有效折射率的影响较高，致使传感光纤100的布里渊频移变化强烈，进而使传感光纤100对压强变化较为敏感。

可选的，多层涂覆层120采用压力涂覆的方式涂覆，通过供料部、管道、过渡部和模具将涂覆材料涂覆于光纤本体110的外层以形成多层涂覆层120；其中，供料部内设置有涂覆材料，管道连接于供料部和过渡部之间，模具设置于过渡部内，并和光纤本体110以相同的轴线分布于光纤本体110的外侧。

具体的，涂覆材料设置于供料部内，通过管道传递至过渡部内，当光纤本体110通过过渡部内的模具时，过渡部内的涂覆材料通过模具涂覆于光纤本体110的外层，从而依次形成第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122。

可选的，管道的内径为6-10mm，过渡部至模具之间均匀设置有4-6个供涂覆材料通过的通孔。具体的，由于管道的内径为6-10mm，过渡部至模具之间均匀设置有4-6个供涂覆材料通过的通孔，可以减少传感光纤100内径变化导致涂覆过程涂覆材质流动异常的问题，并且可以充分排出空气，保证第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122在涂覆后不产生气泡。

作为一种可选的实施方式，涂覆层120包括由内而外依次排布的第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122；第一缓冲层1211的涂覆粘度为2500-4000mPa.s；第二缓冲层1212的涂覆粘度为1500-3000mPa.s；耐温层122的涂覆粘度为6000-8000mPa.s；第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122的涂覆压力均为0.05-0.2MPa，可以使第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122在涂覆的过程中，更加利于流动，以使第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122更好的涂覆在光纤本体110的外层。

可选的，第一缓冲层1211和第二缓冲层1212均采用紫外光固化的方式进行固化，并且两层分别固化；耐温层122采用热固化的方式进行固化。

具体的，由于第一缓冲层1211和第二缓冲层1212均采用紫外光固化的方式进行固化，一方面，可以通过机器自动化操作，减少成本和时间损耗，另一方面，在固化的过程中，没有溶剂挥发，不会造成空间的污染。并且第一缓冲层1211和第二缓冲层1212分别固化，可以提高第一缓冲层1211和第二缓冲层1212的固化效果。由于耐温层122采用热固化的方式进行固化，可以使固化后的耐温层122具有更好的耐温、耐油、耐老化等性能。

可选的，紫外光光源的功率为0.5-2KW，传感光纤100获得光源辐照能量为200-500mj/cm²，固化程度为85％-95％，固化后第一缓冲层1211和第二缓冲层1212的厚度比为1:1.5-2，第一缓冲层1211和第二缓冲层1212的厚度大于或者等于12.5μm。

可选的，耐温层122的聚酰亚胺树脂固含量为15-25％，热固化温度为150-400℃，加热炉采用分级升温的方式加热，固化后耐温层122的厚度为5-20μm。

可选的，收线张力为40-70g。具体的，由于收线张力为40-70g，可以使传感光纤100在收线的过程中正常进行，以避免外部张力对收线过程产生不利影响。

由上述可知，本发明提供的传感光纤100及其制作方法的工作过程大致如下：传感光纤100通过提供光纤预制棒，将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成光纤本体110，进而依次将多层涂覆层120依次涂覆于光纤本体110的外层，并对涂覆层120进行固化，从而加工成传感光纤100。

其中，传感光纤100包括光纤本体110和设置于光纤本体110外侧的多层涂覆层120，光纤本体110包括芯层111和包层112，多层涂覆层120包括耐温层122和至少两层缓冲层121，至少两层缓冲层121包括第一缓冲层1211和第二缓冲层1212，并且由内而外依次设置于光纤本体110和耐温层122之间。

具体的，沿由光纤本体110向耐温层122的排布方向，第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122的弹性模量依次递增，第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122的热膨胀系数依次递减，且第一缓冲层1211、第二缓冲层1212和耐温层122具有不同的泊松系数，从而使外界压力对光纤本体110内声场和有效折射率的影响较高，致使传感光纤100的布里渊频移变化强烈，可以使传感光纤100在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

本发明提供的传感光纤及其制作方法，传感光纤包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层由内而外依次设置于光纤本体和耐温层之间，缓冲层均为硅树脂材料层；沿由光纤本体向耐温层的排布方向，各缓冲层的弹性模量依次递增，且各缓冲层的热膨胀系数依次递减，各缓冲层具有不同的泊松系数。本发明的传感光纤及其制作方法，可以使光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。

在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种传感光纤，其特征在于，包括光纤本体和设置于所述光纤本体外侧的多层涂覆层，多层所述涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层所述缓冲层由内而外依次设置于所述光纤本体和所述耐温层之间，所述缓冲层均为硅树脂材料层；

沿由所述光纤本体向所述耐温层的排布方向，各所述缓冲层的弹性模量依次递增，且各所述缓冲层的热膨胀系数依次递减，各所述缓冲层具有不同的泊松系数。

2.根据权利要求1所述的传感光纤，其特征在于，所述至少两层缓冲层包括沿由所述光纤本体向所述耐温层的排布方向依次相邻设置的第一缓冲层和第二缓冲层，所述耐温层的弹性模量大于所述第二缓冲层的弹性模量，所述耐温层的热膨胀系数小于所述第二缓冲层的热膨胀系数。

3.根据权利要求2所述的传感光纤，其特征在于，各所述缓冲层为有机硅树脂层，所述耐温层为聚酰亚胺树脂层。

4.根据权利要求3所述的传感光纤，其特征在于，所述第二缓冲层的弹性模量大于所述第一缓冲层的弹性模量的10倍。

5.根据权利要求4所述的传感光纤，其特征在于，所述第一缓冲层的弹性模量为5-50MPa，热膨胀系数为30-50×10^-5/℃；

所述第二缓冲层的弹性模量为800-1200MPa，热膨胀系数为5-7×10^-5/℃；

所述耐温层的弹性模量大于或者等于2GPa，热膨胀系数为2-4×10^-5/℃。

6.根据权利要求5所述的传感光纤，其特征在于，所述缓冲层的外径大于或者等于150μm；

所述传感光纤的外径大于或者等于160μm；

所述传感光纤可耐温度大于或者等于200℃，应变强度大于或者等于100KPsi，布里渊散射频移-压强系数大于或者等于-0.901MHz/MPa。

7.根据权利要求1-6任一项所述的传感光纤，其特征在于，所述光纤本体包括芯层和包层，所述包层设置于所述芯层和所述缓冲层之间，所述芯层和包层均为石英材质。

8.根据权利要求7所述的传感光纤，其特征在于，所述光纤本体为单模光纤，所述包层的直径为125±1μm，所述光纤本体在1550nm波长的衰减小于或者等于0.5dB/km。

9.一种传感光纤的制作方法，其特征在于，用于制作权利要求1-8中任一项所述的传感光纤，所述制作方法包括：

提供光纤预制棒；

将所述光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成所述光纤本体；

依次将多层涂覆层依次涂覆于所述光纤本体的外层，并对所述涂覆层进行固化；

将所述传感光纤牵引收线。

10.根据权利要求9所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，所述将所述光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，具体包括：

根据公式

Δ_V＝αcos(R₁-R₀+π/2)

调节传送所述光纤预制棒的速度；其中，所述Δ_V为传送所述光纤预制棒速度的调节值，所述α为修正系数，所述R₁为实际包层直径，所述R₀为目标包层直径。

11.根据权利要求10所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，抽丝的过程采用低速稳速牵引方式，并且牵引速度为15-50m/min。

12.根据权利要求11所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，多层涂覆层采用压力涂覆的方式涂覆，通过供料部、管道、过渡部和模具将涂覆材料涂覆于所述光纤本体的外层以形成多层所述涂覆层；

其中，所述供料部内设置有涂覆材料，所述管道连接于所述供料部和所述过渡部之间，所述模具设置于所述过渡部内，并和所述光纤本体以相同的轴线分布于所述光纤本体的外侧。

13.根据权利要求12所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，所述管道的内径为6-10mm，所述过渡部至所述模具之间均匀设置有4-6个供涂覆材料通过的通孔。

14.根据权利要求13所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，所述涂覆层包括由内而外依次排布的第一缓冲层、第二缓冲层和耐温层；所述第一缓冲层的涂覆粘度为2500-4000mPa.s；

所述第二缓冲层的涂覆粘度为1500-3000mPa.s；

所述耐温层的涂覆粘度为6000-8000mPa.s；

所述第一缓冲层、所述第二缓冲层和所述耐温层的涂覆压力均为0.05-0.2MPa。

15.根据权利要求14所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层均采用紫外光固化的方式进行固化，并且两层分别固化；

所述耐温层采用热固化的方式进行固化。

16.根据权利要求15所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，紫外光光源的功率为0.5-2KW，所述传感光纤获得光源辐照能量为200-500mj/cm²，固化程度为85％-95％，固化后所述第一缓冲层和所述第二缓冲层的厚度比为1:1.5-2，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层的厚度大于或者等于12.5μm。

17.根据权利要求16所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，所述耐温层的聚酰亚胺树脂固含量为15-25％，热固化温度为150-400℃，加热炉采用分级升温的方式加热，固化后所述耐温层的厚度为5-20μm。

18.根据权利要求17所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，所述收线张力为40-70g。

Images