CN216696802U - 传感光缆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种传感光缆，涉及光缆技术领域，用于解决传感光缆工作可靠性低的技术问题，该传感光缆包括缆芯和至少一根光纤，光纤被配置为附着在缆芯的外周面上，且光纤在缆芯的至少部分外周面沿缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计；光纤背离缆芯的一侧设置有护套层，护套层与光纤紧密贴合。本申请用于提高光纤的压力传感灵敏度的同时，还能够延长光纤的使用寿命，提高传感光缆的抗拉性能，从而提高传感光缆的工作可靠性。

Description

传感光缆

技术领域

本申请涉及光缆技术领域，尤其涉及一种传感光缆。

背景技术

传感光缆是将非光信号的物流量转变成光信号，经光学纤维感知传递，最后再转换成所测的物理量，用以测量温度、压力、位移、速度、电压、电流和熔液的浓度等物理量的光导纤维。

相关技术中，传感光缆包括光纤，光纤在生产时已在光纤上涂覆了一次涂层起保护作用，并在一次涂层上制作二次被覆层，二次被覆层通常采用松套和紧套两种方式，其中，松套被覆层指的是光纤和二次被覆层之间具有空隙，此空隙内可以填充油膏、阻水粉、阻水纱等，以避免光缆在初始受拉时使光纤受力的问题；紧套被覆层是指在光纤上挤出一层塑料，塑料和光纤之间没有间隙，这样，可以让外部作用力通过二次被覆层传到光纤上，从而通过测量光信号的变化感知光缆周围环境的变化。

然而，松套被覆方式中光纤不易感知外部压力，存在压力传感灵敏度低的问题；而紧套被覆方式中光纤易在光缆受拉时受损，光纤的寿命短，传感光缆的工作可靠性低的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种传感光缆，能够提高光纤的压力传感灵敏度的同时，还能够延长光纤的使用寿命，提高传感光缆的抗拉性能，从而提高传感光缆的工作可靠性。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请实施例提供一种传感光缆，包括：缆芯和至少一根光纤，所述光纤被配置为附着在所述缆芯的外周面上，且所述光纤在所述缆芯的至少部分外周面沿所述缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计；所述光纤背离所述缆芯的一侧设置有护套层，所述护套层与所述光纤紧密贴合。

作为一种可选的实施方式，所述光纤包括第一光纤段和第二光纤段，所述第一光纤段和所述第二光纤段沿所述缆芯的轴向依次排布，所述第一光纤段在所述缆芯的部分外周面上以第一旋绕方向旋绕，所述第二光纤段在所述缆芯的部分外周面上以第二旋绕方向旋绕，其中，所述第一旋绕方向和所述第二旋绕方向相反。

作为一种可选的实施方式，所述第一旋绕方向为顺时针旋绕，所述第二旋绕方向为逆时针旋绕。

作为一种可选的实施方式，所述护套层中设置有至少一个第一加强件，所述第一加强件沿所述缆芯的轴向延伸；

和/或，所述缆芯中设置有至少一个第二加强件，且所述第二加强件沿所述缆芯的轴向延伸。

作为一种可选的实施方式，所述护套层中设置有所述第一加强件，且所述第一加强件为至少两个，至少两个所述第一加强件在所述护套层中沿周向间隔设置。

作为一种可选的实施方式，所述第一加强件为两个，两个所述第一加强件以所述缆芯的中心为对称中心在所述护套层中对称设置。

作为一种可选的实施方式，所述缆芯中设置有所述第二加强件，所述第二加强件的轴心与所缆芯的轴心同轴设置。

作为一种可选的实施方式，所述光纤具有涂层，所述护套层设置在涂层上。

作为一种可选的实施方式，所述缆芯为塑料棒。

作为一种可选的实施方式，所述缆芯为聚丙乙烯或聚乙烯中的一者制成。

与相关技术相比，本申请实施例提供的传感光缆，包括：缆芯和至少一根光纤，光纤被配置为附着在缆芯的外周面上，且光纤在缆芯的至少部分外周面沿缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计，光纤背离缆芯的一侧设置有护套层，护套层与光纤紧密贴合。通过使光纤在缆芯的至少部分外周面沿缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计，这样，光纤的长度大于缆芯和护套层的长度，因此，传感光缆在受拉延伸过程中，光纤的弯曲程度随传感光缆的拉伸而逐渐变直，可以避免光纤因受拉力而损坏，从而能够延长光纤的寿命，提高传感光缆的抗拉性能；另外，通过使护套层与光纤为紧密贴合，传感光缆受到外部的压力时可以直接传递到光纤上，能够提高光纤对压力传感的灵敏度，进而可以提高传感光缆的工作可靠性。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的传感光缆所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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传感电缆的第一种结构的截面示意图；

图2为本申请实施例提供的传感电缆的第一种结构的爆炸示意图；

图3为本申请实施例提供的传感电缆的第二种结构的截面示意图；

图4为本申请实施例提供的传感电缆的第三种结构的截面示意图。

附图标记：

100-传感电缆；

110-缆芯；

120-光纤；

130-护套层；

140-第一加强件；

150-第二加强件。

具体实施方式

相关技术中，传感光缆包括光纤，光纤在生产时已在光纤上涂覆了一次涂层起保护作用，并在一次涂层上制作二次被覆层，二次被覆层通常采用松套和紧套两种方式，其中，松套被覆层指的是光纤和二次被覆层之间具有空隙，此空隙内可以填充油膏、阻水粉、阻水纱等，以避免光缆在初始受拉时使光纤受力的问题；紧套被覆层是指在光纤上挤出一层塑料，塑料和光纤之间没有间隙，这样，可以让外部作用力通过二次被覆层传到光纤上，从而通过测量光信号的变化感知光缆周围环境的变化。

然而，松套被覆方式中光纤不易感知外部压力，存在压力传感灵敏度低的问题；而紧套被覆方式中光纤易在光缆受拉时受损，导致光纤的寿命短、传感光缆的抗拉性能差的问题。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种传感光缆，包括：缆芯和至少一根光纤，光纤被配置为附着在缆芯的外周面上，且光纤在缆芯的至少部分外周面沿缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计，光纤背离缆芯的一侧设置有护套层，护套层与光纤紧密贴合。通过使光纤在缆芯的至少部分外周面沿缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计，这样，光纤的长度大于缆芯和护套层的长度，因此，传感光缆在受拉延伸过程中，光纤的弯曲程度随传感光缆的拉伸而逐渐变直，可以避免光纤因受拉力而损坏，从而能够延长光纤的寿命，提高传感光缆的抗拉性能；另外，通过使护套层与光纤为紧密贴合，传感光缆受到外部的压力时可以直接传递到光纤上，能够提高光纤对压力传感的灵敏度，进而可以提高传感光缆的工作可靠性。

为了使本申请实施例的上述目的、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，所描述的实施例仅仅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，均属于本申请保护的范围。

传感光缆是将非光信号的物流量转变成光信号，经光学纤维感知传递，最后再转换成所测的物理量，用以测量温度、压力、位移、速度、电压、电流和熔液的浓度等物理量的光导纤维。通常应用于油井或者其他恶劣环境中，主要用于环境中压力、温度的测量、应变率、声音信号的测量等。

下面结合附图对本申请提供的传感光缆的结构进行具体介绍：

图1为本申请实施例提供的传感电缆的第一种结构的截面示意图；图2为本申请实施例提供的传感电缆的第一种结构的爆炸示意图。参见图1和图2所示，本申请实施例提供的传感光缆100，包括：缆芯110和至少一根光纤120，光纤120被配置为附着在缆芯110的外周面上，且光纤120在缆芯110的至少部分外周面沿缆芯110的轴线方向以曲线形状绞合设计；光纤120背离缆芯110的一侧设置有护套层130，护套层130与光纤120紧密贴合。

上述方案中，通过使光纤120在缆芯110的至少部分外周面沿缆芯110的轴线方向以曲线形状绞合设计，这样，光纤120的长度大于缆芯110和护套层130的长度，因此，传感光缆100在受拉延伸过程中，光纤120的弯曲程度随传感光缆100的拉伸而逐渐变直，可以避免光纤120因受拉力而损坏，从而能够延长光纤120的寿命，提高传感光缆100的抗拉性能；另外，通过使护套层130与光纤120为紧密贴合，传感光缆100受到外部的压力时可以直接传递到光纤120上，能够提高光纤120对压力传感的灵敏度，进而可以提高传感光缆100的工作可靠性。

可以理解的是，缆芯110可以是截面为圆形的柱状或者棒状结构。

另外，缆芯110可以是由塑料材质制成的塑料棒，其中，缆芯110可以为空心的塑料棒；或者，缆芯110也可以为实心的塑料棒，制成缆芯110的塑料材质可以包括但不仅限于为聚丙乙烯、聚乙烯等。

需要说明的是，缆芯110材质的不同，则缆芯110的硬度不同，这样，附着在缆芯110外周面的光纤120对外部压力的传感灵敏度不同，因此，在本申请中，缆芯110材质的选取可根据光纤120对压力传感的灵敏度的实际需求而进行选择，只要能够保证光纤120在工作中满足压力探测的敏感性即可，对此，本申请实施例不做具体限制。

其中，光纤120可以为一根，也可以为多根，当光纤120为多根时，多根光纤120以缆芯110的中心轴线为中心在缆芯110的至少部分外周面上绞合而成。

在图1和图2中，光纤120为两根，两根光纤120以绞合设计附着在缆芯110的至少部分外周面上。

另外，光纤120包括但不仅限于为玻璃光纤120，光纤120是通过拉丝等方式生产而成，光纤120形成过程中，会直接在其表面进行涂层，该涂层为绝缘层，以使多根光纤120之间相互绝缘。

可以理解的是，光纤120表面的涂层为绝缘材质制成。

经过涂层的光纤120以曲线形状绞合设计在缆芯110的外周面上，并沿缆芯110的轴向延伸，可以理解的是，光纤120在缆芯110的外周面上是呈曲线形状沿轴向延伸的，例如，光纤120是以一定的节距呈螺旋状或者其他曲线形状附着在缆芯110的外周面上，这样，可以使光纤120的总长度大于缆芯110的总长度，当传感光缆100受外部拉力时，光纤120随着传感光缆100所受的拉力由曲线逐渐伸直，从而可以避免传感光缆100在受拉过程中光纤120因拉力损坏，从而可以延长光纤120的使用寿命。

其中，曲线形状可以是具有一定节距的曲线形状，只要能够满足传感光缆100在受拉时，光纤120具有足够的冗余长度以避免光纤120受拉力损坏即可，同时可避免传感光缆100在弯曲过程中相邻的光纤120段之间发生相互干涉，具体可根据实际需求进行设定，在此，本申请实施例不做具体限制。

为了进一步提高传感的抗拉性能，在本申请实施例中，多根光纤120在以曲线形状绞合设计时，且各光纤120的曲线的节距可以是相同的，这样，可以避免传感光缆100在受拉过程中，部分光纤120因节距太大而导致过早拉直，从而导致光纤120受拉力而损坏。

示例性，光纤120的节距可以包括但不仅限于在30mm～60mm之间，例如，各光纤120的节距可以为30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm等，具体可以根据实际需求而定，对此，本申请实施例不做具体限制。

作为一种可选的实施方式，光纤120可以包括第一光纤段和第二光纤段，第一光纤段和第二光纤段沿缆芯110的轴向依次排布，第一光纤段在缆芯110的部分外周面上以第一旋绕方向旋绕，第二光纤段在缆芯110的部分外周面上以第二旋绕方向旋绕，其中，第一旋绕方向和第二旋绕方向相反。

例如，第一旋绕方向可以为顺时针旋绕，第二旋绕方向可以为逆时针旋绕。

当然，第一旋绕方向也可以为逆时针旋绕，第二旋绕方向为顺时针旋绕，只要第一旋绕方向和第二旋绕方向相反即可，对此，本申请实施例不做具体限制。

示例性的，第一光纤段可以以“S”形曲线在缆芯110的外周面上旋绕，而第二光纤段可以以“Z”形曲线在缆芯110的外周面上旋绕；或者第一光纤段可以以“Z”形曲线在缆芯110的外周面上旋绕，第二光纤段可以以“S”形曲线在缆芯110的外周面上旋绕，这样，第一光纤段和第二光纤段以“SZ”形状在缆芯110的外周面上绞合，以使光纤120的总长度大于缆芯110的总长度，从而可以避免传感光缆100在受拉时光纤120因受拉力而损坏，进而可以提高光纤120的使用寿命，从而提高传感光缆100的抗拉性能。

作为一种可选的实施方式，光纤120可以附着在缆芯110的部分外周面上，例如，光纤120在缆芯110沿周向的四分之一、二分之一、三分之二、四分之三等部分外周面上沿轴向延伸。

在另一种可选的实施方式中，光纤120在缆芯110上沿整个外周面进行旋绕，例如，第一光纤段以缆芯110的中心轴线为旋绕中心沿轴向以顺时针向缆芯110的一端进行旋绕，而第二光纤段也同样以缆芯110的中心轴线为旋绕中心沿轴向以逆时针向缆芯110的另一端进行旋绕，这样，第一光纤段和第二光纤段在缆芯110的整个外周面上进行旋绕，以增大光纤120的总长度，从而延长光纤120的使用寿命，进而提高传感光缆100的抗拉性能。

另外，在光纤120以曲线形状绞合设计在缆芯110上之前，先对各光纤120进行着色，这样，不同颜色的光纤120可以检测不同的信息，例如，红色光纤120可以检测压力产生的应变率，而绿色可以检测温度等，具体不同颜色的光纤120用于检测不同的信息。

继续参见图1和图2所示，当光纤120以曲线形状绞合设计在缆芯110上之后，在光纤120背向缆芯110的一侧形成有护套层130，通过护套层130对光纤120进行保护，以使光纤120能够在耐高温、高强度等恶劣环境中工作，延伸光纤120的使用寿命，提高传感光缆100的工作可靠性。

为了提高光纤120对外部压力的探测灵敏性，在本申请实施例中，通过护套层130和光纤120之间为紧密贴合，也就是说，护套层130是紧紧的裹在光纤120上，这样，外部对传感光缆100的压力可以直接传递到光纤120上，从而提高光纤120对压力的探测灵敏度。

其中，护套层130可以为塑料材质制成，该材料可以具有防水、耐高温、高强度的塑料材质制成。

护套层130可以是在光纤120的表面采用挤出工艺形成塑料护套，塑料护套经过冷却水冷却成型，和缆芯110一起将光纤120进行夹持，这样，塑料护套和缆芯110可以将光纤120的节距进行固定，以使光纤120是以一定的节距呈曲线形状设置在护套和缆芯110之间，因此，光纤120的总长度分别大于护套层130的长度和缆芯110的长度，以使传感光缆100在受外部拉力过程中，光纤120在随传感光缆100的拉伸过程中由曲线逐渐伸直，以保证光纤120在受拉过程中不损坏或者断裂，进而能够延长光纤120的使用寿命，提高传感光缆100的抗拉性能和工作可靠性。

可以理解的是，本申请实施例提供的传感光缆100，不需要在光纤120上进行二次被覆的松套工序或者紧套工序，从而减少了加工工序，能够提高传感光缆100的生产效率，进而降低生产成本。

为了进一步提高传感光缆100的抗拉强度，继续参见图1和图2所示，在本申请实施例中，可以在护套层130中设置第一加强件140，其中，第一加强件140可以沿缆芯110的轴向延伸，以通过第一加强件140提高传感光缆100的抗拉性能。

可选的，第一加强件140可以是抗拉强度较高的金属材料或者非金属材料制成，例如，第一加强件140可以为钢丝。

其中，第一加强件140可以为一个或者至少两个，当第一加强件140为至少两个时，至少两个第一加强件140可以在护套层130中以缆芯110的中心为旋转中心沿周向间隔设置。

为了提高传感光缆100的抗拉强度的均匀性，至少两个第一加强件140可以在护套层130中沿周向等间隔设置。

在图1和图2中，第一加强件140为两个，两个第一加强件140以缆芯110的中心为对称中心，在护套层130中沿周向对称设置。

当然，第一加强件140还可以为三个或者四个，具体可根据实际需求确定，对此，本申请实施例不做具体限制。

在另一可选的实施例中，缆芯110中设置有第二加强件150，第二加强件150也可以为一个或者多个，通过设置第二加强件150提高传感光缆100的抗拉强度，从而提高传感光缆100的抗拉性能，提高传感光缆100的工作可靠性。

其中，第二加强件150也可以是抗拉强度较高的金属材料或者非金属材料制成，例如，第二加强件150包括但不仅限于为钢丝。

图3为本申请实施例提供的传感电缆的第二种结构的截面示意图。参见图3所示，缆芯110中设置有一个第二加强件150，且第二加强件150设置在缆芯110的中心处，例如，第二加强件150的截面为圆形的钢丝，第二加强件150的中心可以与缆芯110的中心同轴设置，以提高传感光缆100的抗拉强度。

可以理解的是，当缆芯110中设置有第二加强件150时，可以在护套层130中不设置第一加强件140。

图4为本申请实施例提供的传感电缆的第三种结构的截面示意图。参见图4所示，在又一可选的实施例中，在护套层130中设置有第一加强件140的同时，在缆芯110中也可以设置有第二加强件150，其中，第二加强件150设置在缆芯110的中心与缆芯110同轴心，而第一加强件140为两个，两个第一加强件140对称设置在护套层130中，这样，可以进一步提高传感光缆100的抗拉强度，从而提高传感光缆100的工作可靠性。

由此可知，本申请实施例提供的传感光缆，包括：缆芯和至少一根光纤，光纤被配置为附着在缆芯的外周面上，且光纤在缆芯的至少部分外周面沿缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计，光纤背离缆芯的一侧设置有护套层，护套层与光纤紧密贴合。通过使光纤在缆芯的至少部分外周面沿缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计，这样，光纤的长度大于缆芯和护套层的长度，因此，传感光缆在受拉延伸过程中，光纤的弯曲程度随传感光缆的拉伸而逐渐变直，可以避免光纤因受拉力而损坏，从而能够延长光纤的寿命，提高传感光缆的抗拉性能；另外，通过使护套层与光纤为紧密贴合，也就是说，护套层和光纤之间没有间隙，这样，传感光缆受到外部的压力时可以直接传递到光纤上，能够提高光纤对压力传感的灵敏度，进而可以提高传感光缆的工作可靠性。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种传感光缆，其特征在于，包括：缆芯和至少一根光纤，所述光纤被配置为附着在所述缆芯的外周面上，且所述光纤在所述缆芯的至少部分外周面沿所述缆芯的轴线方向以曲线形状绞合设计；所述光纤背离缆芯的一侧设置有护套层，所述护套层与所述光纤紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的传感光缆，其特征在于，所述光纤包括第一光纤段和第二光纤段，所述第一光纤段和所述第二光纤段沿所述缆芯的轴向依次排布，所述第一光纤段在所述缆芯的部分外周面上以第一旋绕方向旋绕，所述第二光纤段在所述缆芯的部分外周面上以第二旋绕方向旋绕，其中，所述第一旋绕方向和所述第二旋绕方向相反。

3.根据权利要求2所述的传感光缆，其特征在于，所述第一旋绕方向为顺时针旋绕，所述第二旋绕方向为逆时针旋绕。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的传感光缆，其特征在于，所述护套层中设置有至少一个第一加强件，所述第一加强件沿所述缆芯的轴向延伸；

和/或，所述缆芯中设置有至少一个第二加强件，且所述第二加强件沿所述缆芯的轴向延伸。

5.根据权利要求4所述的传感光缆，其特征在于，所述护套层中设置有所述第一加强件，且所述第一加强件为至少两个，至少两个所述第一加强件在所述护套层中沿周向间隔设置。

6.根据权利要求5所述的传感光缆，其特征在于，所述第一加强件为两个，两个所述第一加强件以所述缆芯的中心为对称中心在所述护套层中对称设置。

7.根据权利要求4所述的传感光缆，其特征在于，所述缆芯中设置有所述第二加强件，所述第二加强件的轴心与所缆芯的轴心同轴设置。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的传感光缆，其特征在于，所述光纤具有涂层，所述护套层设置在所述涂层上。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的传感光缆，其特征在于，所述缆芯为塑料棒。

10.根据权利要求9所述的传感光缆，其特征在于，所述缆芯为聚丙乙烯或聚乙烯中的一者制成。

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