專利名稱：具有鎧裝層的壓敏型光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓力傳感用光纜，特別是涉及一種利用光纖的微彎損耗進(jìn)行 壓力傳感的具有鎧裝層的光纜。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的壓力傳感器，測量壓力的方法很多，有應(yīng)變片測量法、光學(xué)測量法、霍爾效 應(yīng)測量法、光柵尺測量法等等。但目前的諸多測量方法都不利于遠(yuǎn)程測量與監(jiān)控，尤其受外 界強(qiáng)電信號干擾太大，遠(yuǎn)程傳輸失真嚴(yán)重，測量機(jī)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，不利于維護(hù)。另外，對 于易燃易爆環(huán)境現(xiàn)在所有利用電測的方法都不適宜，因為任何一點(diǎn)電火花都可能引起嚴(yán)重 的火災(zāi)或爆炸事故，造成不可估量的損失。而光纖應(yīng)力傳感器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，受到人們的關(guān) 注。如光纖光柵應(yīng)力傳感器，人們研究的較多，光纖光柵解調(diào)成本較高，應(yīng)用受到限制。光纖微彎傳感器是1980年J. N. Fields和J. H. Cole首次提出的，屬于光強(qiáng)調(diào)制型 光纖傳感器。它的工作原理是基于光纖的微彎而產(chǎn)生的光強(qiáng)損耗。當(dāng)光纖微彎時，發(fā)生模式 藕合，導(dǎo)模散射為輻射模，從而產(chǎn)生微彎損耗。光纖微彎傳感器除了有一般光纖傳感器所具 有的靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、本質(zhì)安全等的優(yōu)點(diǎn)以外，還有結(jié)構(gòu)簡單、所需部件少、 造價低、容易裝配等優(yōu)點(diǎn)。特別是利用光時域分析儀技術(shù)還能組成分布式光纖測試系統(tǒng)，具 有非常重要的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義?，F(xiàn)有的壓敏光纜的結(jié)構(gòu)見示意圖1，該壓敏光纜是用一根細(xì)纖維2螺旋纏繞在信 號光纖1上，在最外層是光纜的護(hù)層，該光纜的外徑約0. 8mm，結(jié)構(gòu)簡單，抗側(cè)壓及抗拉力性 能較差，不能適應(yīng)室外苛刻的環(huán)境條件，所以僅限于特殊的環(huán)境條件下使用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種具有鎧裝層的壓敏型光纜， 當(dāng)壓力變化時，通過確定光纖彎曲損耗的變化而感知壓力的變化的光纜，并且該光纜具有 較大的抗拉力和抗壓力能力。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種具有鎧裝層的壓敏型 光纜，其核心是信號光纖和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲，外圍依次是一層鎧裝層和外 護(hù)層。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的鎧裝層是由多根細(xì)纖維構(gòu)成。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的鎧裝層是由細(xì)纖維編織而成。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的構(gòu)成鎧裝層的細(xì)纖維是芳綸纖 維、金屬纖維、PBO纖維、高模量聚乙烯纖維或玻璃纖維。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的信號光纖是緊套或半緊套光纖。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的螺旋纏繞在信號光纖上的纖維 是通過膠黏劑固定在信號光纖上的。
3[0012]本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是在所述的螺旋纏繞在信號光纖上的纖 維與鎧裝層之間有一層薄膜材料層。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的薄膜材料是聚酯薄膜、無紡布 或阻水帶。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是在所述的鎧裝層與外護(hù)層之間、或在 外護(hù)層內(nèi)部有沿光纜縱向分布的抗張元件。本實用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是在所述的外護(hù)層內(nèi)填充有阻水材料， 如阻水油膏、阻水膨脹紗等。相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1、本實用新型的具有鎧裝層的壓敏型光纜有一層由細(xì)纖維構(gòu)成的、具有柔性的鎧 裝層，不僅提高了改光纜的抗側(cè)壓、抗張應(yīng)力的能力，增強(qiáng)了該光纜的環(huán)境適應(yīng)能力，并且 基本沒有降低本實用新型光纜的可彎曲性能；2、本實用新型的光纜雖具有鎧裝層，但其柔性的鎧裝層并未對傳遞外界壓應(yīng)力至 光纜核心、使信號光纖因微彎而導(dǎo)致的微彎損耗的能力產(chǎn)生影響；3、本實用新型的光纜其核心可采用緊套或半緊套光纖，使信號光纖有更多的保護(hù) 層防止該光纜在生產(chǎn)、敷設(shè)和使用中對信號光纖造成機(jī)械損傷；4、本實用新型的光纜中填充油阻水材料，從而防止水分子對信號光纖的侵蝕，使 本光纜具有更長的使用壽命。綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便且使用方式靈活、易彎 曲、使用效果好，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的具有鎧裝層的壓敏型光纜的采用的由高強(qiáng) 度細(xì)纖維構(gòu)成的柔性鎧裝層，使該壓敏光纜制造、存儲、運(yùn)輸、使用方便，與普通光纜接近， 可大幅度降低了制造、使用成本，在不影響對壓應(yīng)力探測的同時，能做到對大范圍、長距離 的使用；當(dāng)有壓力作用于壓敏光纜時，光纜的橫截面變形，以一定螺距螺旋纏繞在信號光纖 上的纖維使信號光纖產(chǎn)生了微彎彎曲變形，從而改變信號光纖的彎曲損耗。這樣將壓力信 號轉(zhuǎn)化為光信號，通過信號光纖傳輸，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)端測量或分布式測量，并且精度高，可靠 性好。下面通過附圖和實施例，對實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為現(xiàn)有的壓敏型光纜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的第一具體實施方式
的橫截面示意圖。圖3為本實用新型的第二具體實施方式
的橫截面示意圖。圖4為本實用新型的第三具體實施方式
的橫截面示意圖。附圖標(biāo)記說明1-信號光纖；2-纖維絲；3-外護(hù)層；10-鎧裝層；20-薄膜材料層；30-抗張元件。
具體實施方式
實施例1[0031]如圖2所示，本實用新型包括信號光纖1和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲2，外 圍依次是一層鎧裝層10和外護(hù)層3。實際加工制作時，所述的外護(hù)層3內(nèi)部的空隙中填充 有阻水材料。本實施例中，所述的外護(hù)層3在外界壓力下變形，從而將外力傳遞到螺旋纏繞在 信號光纖上的纖維絲2上，在壓力作用下，纖維絲2使信號光纖1產(chǎn)生彎曲變形，從而改變 信號光纖1的彎曲損耗，從而實現(xiàn)對信號光纖1中傳輸光強(qiáng)的調(diào)制。這樣將壓力信號轉(zhuǎn)化 為光信號，通過信號光纖1傳輸，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)端測量或分布式測量，并且精度高，可靠性好。 同時解決一些例如電磁干擾等問題，從而也進(jìn)一步提高傳感器的精度、可靠性并降低成本。 纖維絲2可以是高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯等材料，也可以是金屬纖維絲，如鋼絲、銅 絲等。鎧裝層10采用的是纖維材料，或使用纖維材料編織而成，纖維材料可以是芳綸纖維、 不銹鋼絲、銅絲、PBO纖維、高模量聚乙烯纖維、玻璃纖維，以及其他高強(qiáng)度的纖維材料，通過 這些材料構(gòu)成的鎧裝層10不僅增強(qiáng)對光纜側(cè)壓應(yīng)力的防護(hù)，同時增加了光纜的軸向抗張 強(qiáng)度，并使該光纜仍具有良好的彎曲柔韌性，易于光纜的生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸和使用。阻水材料 填充于外護(hù)層3以內(nèi)的光纜的空隙中，阻水材料的應(yīng)用，可進(jìn)一步提高光纖的使用壽命，延 長該壓敏型光纜的使用時間。本實用新型的壓敏型光纜的采用的鎧裝層具有良好的彎曲柔韌性，使該壓敏光纜 制造、存儲、運(yùn)輸、使用方便，與普通光纜接近，可大幅度降低了制造、使用成本，在不影響對 壓力的探測同時，能做到對大范圍、長距離的使用。實施例2如圖3所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述外護(hù)層3與鎧裝層10之間 有一層薄膜材料層，這樣可以防止該壓敏光纜在加工、使用中保持光纜的圓整性。本實施例 中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖4所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述外護(hù)層3的內(nèi)部、靠近鎧裝層 10附近有兩根抗張元件，可以是鋼絲或FRP棒，用以增強(qiáng)該壓敏光纜的抗張性能。本實施例 中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于其包括信號光纖和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲，外圍依次是一層鎧裝層和外護(hù)層。
2.按照權(quán)利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于所述的鎧裝層是由多 根細(xì)纖維構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于所述的鎧裝層是由細(xì) 纖維編織而成。
4.按照權(quán)利要求2或3所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于所述的構(gòu)成鎧裝 層的細(xì)纖維是芳綸纖維、金屬纖維、PBO纖維、高模量聚乙烯纖維或玻璃纖維。
5.按照權(quán)利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于所述的信號光纖是緊 套或半緊套光纖。
6.按照權(quán)利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于所述的螺旋纏繞在信 號光纖上的纖維絲是通過膠黏劑固定在信號光纖上的。
7.按照權(quán)利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于在所述的螺旋纏繞在 信號光纖上的纖維與鎧裝層之間有一層薄膜材料層。
8.按照權(quán)利要求7所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于所述的薄膜材料是聚 酯薄膜、無紡布或阻水帶。
9.按照權(quán)利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于在所述的鎧裝層與外 護(hù)層之間、或在外護(hù)層內(nèi)部有沿光纜縱向分布的抗張元件。
10.按照權(quán)利要求1所述具有鎧裝層的壓敏型光纜，其特征在于在所述的外護(hù)層內(nèi)填 充有阻水材料。
專利摘要本實用新型公開了一種具有鎧裝層的壓敏型光纜，該壓敏型光纜的核心是信號光纖和螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲，外圍依次是一層鎧裝層和外護(hù)層。當(dāng)有壓力作用于壓敏光纜時，螺旋纏繞在信號光纖上的纖維絲使信號光纖產(chǎn)生了彎曲變形，從而改變信號光纖的彎曲損耗。這樣將壓力信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過信號光纖傳輸，實現(xiàn)遠(yuǎn)端測量目的。其中，由細(xì)纖維材料構(gòu)成的鎧裝層具有良好的彎曲柔韌性，使該壓敏光纜制造、存儲、運(yùn)輸、使用方便，與普通光纜接近，可大幅度降低了制造、使用成本，并且不影響對壓力的探測。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，若通過光時域反射計等測試儀器可以做到分布式壓力測量。
文檔編號G01L1/24GK201773200SQ20102023032
公開日2011年3月23日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者杜兵, 杜蔚, 杜迎濤 申請人:西安金和光學(xué)科技有限公司