專利名稱：分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
分布式光纖傳感器因其可測量徑向空間物理場的振動、壓力、應(yīng)力、溫度、輻射等量，引起人們的極大關(guān)注。依照空間物理場的振動、壓力、溫度、輻射等等物理量對光纖的所傳送的光的強度、相位、偏振態(tài)、頻率進行調(diào)制的原理提出了大量分布式光纖傳感的模型。
同時，提出對空間物理場的振動、壓力、應(yīng)力、溫度、輻射等等物理量對光纖的所傳送的光的強度、相位、偏振態(tài)、頻率進行調(diào)制的分布點進行定位的方法主要有各種光時域法，差頻法、時延法、不平衡的干涉法等。上述分布式光纖傳感器(系統(tǒng))的兩個方面即提高傳感靈敏度和準(zhǔn)確定位的研究存在著內(nèi)在的矛盾。解決這個矛盾的方法提出了引進參考光纖作為標(biāo)準(zhǔn)信號和將傳感光纖按物理量不同，增加敏感涂層形成傳感信號，便于比較和進行信號分析，很明顯存在不易工程化和商品化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是按現(xiàn)有的光纖成纜設(shè)備和工藝流程，光纖成纜內(nèi)的加強元件和光纖成纜內(nèi)護層不做較大改變的原則，改變分布式光纖傳感器(系統(tǒng))的成纜結(jié)構(gòu)，解決分布式光纖傳感器(系統(tǒng))的工程化和商品化的問題。
本發(fā)明的方案是這樣實現(xiàn)的它是由傳感光纜、傳輸參考光纜構(gòu)成的截面為8字型光纜，小半徑的傳感光纜，大半徑的傳輸參考光纜，連接在一起，共同構(gòu)成分布式傳感光纖光纜，構(gòu)成可為分散式、并列式、緊湊式或內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)；對于傳輸參考光纜，其構(gòu)成方式可以是層絞式結(jié)構(gòu)、骨架式結(jié)構(gòu)或中心束管式結(jié)構(gòu)，層絞式結(jié)構(gòu)是由一根加強構(gòu)件位于光纜中心，光纖束呈梅花形位于光纖松套內(nèi)，光纖松套緊密位于加強構(gòu)件的周圍，外套光纜護套管；骨架式結(jié)構(gòu)是由一根加強構(gòu)件位于光纜中心，光纖束數(shù)呈不等量松散狀位于光纖松套內(nèi)，光纖松套位于加強構(gòu)件的周圍緊靠光纜護套管處，外套光纜護套管；中心束管式結(jié)構(gòu)是由一根光纖松套位于光纜中心，光纖松套內(nèi)的光纖束呈梅花形位于光纖松套內(nèi)，加強構(gòu)件緊密位于光纖松套的周圍，外套光纜護套管；為使光纜外觀圓整，光纖之間、光纖松套之間、光纖松套和加強構(gòu)件之間可用填充繩、填充復(fù)合物填補空位，光纜護套管內(nèi)可用包帶及扎紗將光纜芯包扎緊，包帶材料應(yīng)是強度足夠的聚酯帶、聚酯無紡布帶、吸水膨脹帶或其它合適的帶材，包帶層可以縱包也可以繞包，縱包層外允許再有扎紗；光纜常用護套有鋁-聚乙烯粘結(jié)護套、鋼-聚乙烯粘結(jié)護套、聚乙烯護套和鋼絲鎧裝等護套，在深水中宜用金屬密封護套；可用外護套套在光纜護套管外，外護套用黑色聚乙烯或聚乙烯烴共聚物或半硬聚氯乙烯材料。傳輸參考光纜內(nèi)的光纖可做為傳感器的參考光纖，也可做為傳輸網(wǎng)的傳輸光纖用。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即不影響通信系統(tǒng)傳輸又可做為本傳感器的參考光纖，使參考光纖盡量減弱外界空間物理場對其的影響，起到參考光纖的作用。
對于傳感光纜，其構(gòu)成為骨架式結(jié)構(gòu)或中心束管式結(jié)構(gòu)。
骨架式結(jié)構(gòu)有一光纜支架，加強構(gòu)件位于光纜支架中心，光纖松套管位于光纜支架邊緣，傳感光纖束位于光纖松套管中，外套護套；中心束管式結(jié)構(gòu)是松套管位于光纜中心，內(nèi)置傳感光纖束，外套護套；管內(nèi)可填充混合物、撕裂繩以及包帶及扎紗將光纜芯包扎緊。其構(gòu)成材料同[100]。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使傳感光纖處于外界空間物理場的調(diào)制的靈敏狀態(tài)，起到傳感光纖的作用。
由于光纜為8字型相連，其強度由于金屬及非金屬護套和中心加強件的作用，可采取直埋方式施工，同時保持普通光纜強度。緊骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅提高靈敏度，感知外界空間物理場的變化，而且是為了起到接頭防進水的作用。
對于內(nèi)8字型光纜的組成結(jié)構(gòu)，層絞式光纜中可以將一個束管及其以內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)，替換成傳感光纜中心束管式結(jié)構(gòu)以內(nèi)的傳感結(jié)構(gòu)；骨架式結(jié)構(gòu)可以將1個光纜槽替換成中心束管式結(jié)構(gòu)中傳感光纜骨架式結(jié)構(gòu)；中心束管式結(jié)構(gòu)可以將加強構(gòu)件替換成傳感光纜的骨架式結(jié)構(gòu)或中心束管式結(jié)構(gòu)。
對于傳感和參考光纖的選用，按實際測量量的要求(靈敏度和定位精度)，本發(fā)明可提供普通單模光纖，多模光纖，單模光纖和多模光纖混用，各類特種光纖，如保偏光纖、高雙折射光纖和純單模光纖、光柵光纖等的成纜實際應(yīng)用的工程化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
依照空間物理場的振動、壓力、溫度、輻射等物理量對光纖的所傳送的光的強度、相位、偏振態(tài)、頻率進行調(diào)制的原理提出了大量分布式光纖傳感的模型。同時，提出對空間物理場的振動、壓力、溫度、輻射等等物理量對光纖的所傳送的光的強度、相位、偏振態(tài)、頻率進行調(diào)制的分布點進行定位的方法主要有各種光時域法，差頻法、時延法、不平衡的干涉法等。上述分布式光纖傳感器(系統(tǒng))的兩個方面即提高傳感靈敏度和準(zhǔn)確定位的研究存在著內(nèi)在的矛盾。解決這個矛盾的方法提出了引進參考光纖作為標(biāo)準(zhǔn)信號和將傳感光纖按物理量不同增加敏感涂層形成傳感信號，便于比較和進行信號分析，很明顯存在不易工程化和商品化的問題。本實用新型的分布式傳感光纜的工程化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計就是解決了分布式光纖傳感器(系統(tǒng))的工程化和商品化的技術(shù)問題。本發(fā)明的分布式傳感光纜的工程化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計就是解決了分布式光纖傳感器(系統(tǒng))的工程化和商品化的技術(shù)問題。
這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即不影響通信系統(tǒng)傳輸又可做為傳感器的參考光纖，使參考光纖盡量減弱外界空間物理場對其的影響，起到參考光纖的作用。
這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使傳感光纖處于外界空間物理場的調(diào)制的靈敏狀態(tài)，起到傳感光纖的作用。


圖1類8字形光纜分散型截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2類8字形光纜并列型截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3類8字形光纜緊湊型截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4內(nèi)8字形光纜截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5傳輸參考光纜層絞式結(jié)構(gòu)截面示意圖。
圖6傳輸參考光纜骨架式結(jié)構(gòu)截面示意圖。
圖7傳輸參考光纜中心束管式結(jié)構(gòu)截面示意圖。
圖8傳感光纜光纜骨架式結(jié)構(gòu)截面示意圖。
圖9傳感光纜中心束管式結(jié)構(gòu)截面示意圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)進行詳細的敘述。
類8字型光纜[300]是由小半徑傳感光纜[200]，大半徑傳輸參考光纜[100]構(gòu)成，大半徑傳輸參考纜[100]和小半徑傳感纜[200]一次工藝相連，共同構(gòu)成分布式傳感光纖光纜[300]，分布式傳感光纖光纜[300]的構(gòu)成可為分散式(圖1)、并列式(圖2)、緊湊式(圖3)或內(nèi)嵌式(圖4)。
對于傳輸參考光纜[100]，其構(gòu)成方式可以是層絞式結(jié)構(gòu)(圖5)，也可以是骨架式結(jié)構(gòu)(圖6)，還可以是中心束管式結(jié)構(gòu)(圖7)，其構(gòu)成形式如圖所示。
其中加強構(gòu)件[101]位于傳輸參考光纜[100]的中心，加強構(gòu)件可以是金屬的也可以是非金屬的依光纜型式而定，外襯墊層[102]，松套管[106]位于加強構(gòu)件[101]的周圍緊密或松散結(jié)合，用填充繩[103]、填充復(fù)合物，[107]、撕裂繩[110]填補空位，使外觀圓整，也可做成松套管[106]位于傳輸參考光纜[100]的中心，加強構(gòu)件[101]位于松套管[106]的周圍；光纖束[104]呈梅花狀被套在松套管[106]內(nèi)，填充復(fù)合物[105]填充管內(nèi)空間；用包帶及扎紗[108]將光纜包扎緊，包帶材料是強度足夠的聚酯帶、聚酯無紡布帶、吸水膨脹帶或其它合適的帶材，包帶層可以縱包也可以繞包，縱包層外允許再有扎紗；護套層[109]套在包帶層外，光纜常用護套有鋁-聚乙烯粘結(jié)護套、鋼-聚乙烯粘結(jié)護套、聚乙烯護套和鋼絲鎧裝等護套，在深水中宜用金屬密封護套；有可能在護套層[109]外再套一層外護套[111]，外護套用黑色聚乙烯或聚乙烯烴共聚物或半硬聚氯乙烯材料。傳輸參考光纜[100]內(nèi)的光纖可做為傳感器的參考光纖，也可做為傳輸網(wǎng)的傳輸光纖用。
對于[200]，其構(gòu)成為骨架式或中心束管式見圖(8)和圖(9)。其中，加強構(gòu)件[201]位于傳輸光纜的中心，由光纜支架[202]固定，松套管[207]固定在光纜支架[202]的邊緣，包帶及扎紗[203]包扎在其外，外護套[204]套在包帶外，傳感光纖[205]被套在松套管[207]內(nèi)，管內(nèi)用填充混合物[206]，撕裂繩[208]填充，或者傳輸光纜的中心僅為帶有傳感光纖的松套管[207]結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成材料同傳輸參考光纜[100]。
由于光纜為8字型相連，其強度由于金屬及非金屬護套[109]和中心加強件[101]的作用，可采取直埋方式施工方式，同時保持普通光纜強度。緊骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅提高靈敏度感知外界空間物理場的變化，而且是為了起到接頭防進水的作用。
對于圖(4)，內(nèi)8字型光纜的組成結(jié)構(gòu)，層絞式光纜中可以將一個束管[106]及其以內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)，替換成圖9中[203]以內(nèi)的傳感結(jié)構(gòu)；骨架式結(jié)構(gòu)(圖2)可以將1個光纜槽替換成圖9中傳感光纜骨架式結(jié)構(gòu)；中心束管式結(jié)構(gòu)(圖5)可以將[101]替換成圖8或圖9結(jié)構(gòu)。
對于傳感和參考光纖的選用，按實際測量量的要求(靈敏度和定位精度)，本發(fā)明可提供普通單模光纖，多模光纖，單模光纖和多模光纖混用，各類特種光纖，如保偏光纖、高雙折射光纖和純單模光纖、光柵光纖等的成纜實際應(yīng)用的工程化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于它是由傳感光纜、傳輸參考光纜構(gòu)成的截面為8字型光纜，小半徑的傳感光纜和大半徑的傳輸參考光纜，連接在一起，共同構(gòu)成分布式傳感光纖光纜，構(gòu)成可為分散式、并列式、緊湊式或內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于大半徑的傳輸參考光纜其構(gòu)成方式可以是層絞式結(jié)構(gòu)、骨架式結(jié)構(gòu)或中心束管式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于傳輸參考光纜的層絞式結(jié)構(gòu)是由一根加強構(gòu)件位于光纜中心，光纖束呈梅花形位于光纖松套內(nèi)，光纖松套緊密位于加強構(gòu)件的周圍，外套光纜護套管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于傳輸參考光纜的骨架式結(jié)構(gòu)是由一根加強構(gòu)件位于光纜中心，光纖束數(shù)呈不等量松散狀位于光纖松套內(nèi)，光纖松套位于加強構(gòu)件的周圍緊靠光纜護套管處，外套光纜護套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于傳輸參考光纜的中心束管式結(jié)構(gòu)是由一根光纖松套位于光纜中心，光纖松套內(nèi)的光纖束呈梅花形位于光纖松套內(nèi)，加強構(gòu)件緊密位于光纖松套的周圍，外套光纜護套管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于傳感光纜的構(gòu)成為骨架式結(jié)構(gòu)或中心束管式結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于傳感光纜的骨架式結(jié)構(gòu)有一光纜支架，加強構(gòu)件位于光纜支架中心，光纖松套管位于光纜支架邊緣，傳感光纖束位于光纖松套管中，外套護套。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，其特征在于傳感光纜的中心束管式結(jié)構(gòu)是松套管位于光纜中心，內(nèi)置傳感光纖束，外套護套。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式光纖傳感器的成纜結(jié)構(gòu)，它是由傳感光纜、傳輸參考光纜構(gòu)成的截面為8字型光纜，小半徑的傳感光纜和大半徑的傳輸參考光纜，連接在一起，共同構(gòu)成分布式傳感光纖光纜，構(gòu)成可為分散式、并列式、緊湊式或內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，傳輸參考光纜其構(gòu)成方式可以是層絞式結(jié)構(gòu)、骨架式結(jié)構(gòu)或中心束管式結(jié)構(gòu)，傳感光纜的構(gòu)成為骨架式結(jié)構(gòu)或中心束管式結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，既不影響通信系統(tǒng)傳輸，又可做為傳感器的參考光纖，使參考光纖盡量減弱外界空間物理場對其的影響，起到參考光纖的作用，使傳感光纖處于外界空間物理場調(diào)制的靈敏狀態(tài)，起到傳感光纖的作用。
文檔編號G02B6/44GK1737629SQ200410056910
公開日2006年2月22日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者張金權(quán), 王小軍, 周勁峰, 郭澎, 董尉, 焦書浩, 朱建新, 王飛, 方德學(xué), 王贏, 李巖, 范向紅, 劉平林 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣管道局