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：
本發(fā)明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，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。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。現(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，本發(fā)明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。本發(fā)明解決其技術(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。本發(fā)明解決進(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。本發(fā)明解決進(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。本發(fā)明解決進(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、PB0纖維、高模量聚乙烯纖維或玻璃纖維。本發(fā)明解決進(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。本發(fā)明解決進(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。本發(fā)明解決進(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。本發(fā)明解決進(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。本發(fā)明解決進(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。本發(fā)明解決進(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1、本發(fā)明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 本沒有降低本發(fā)明光纜的可彎曲性能；2、本發(fā)明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、本發(fā)明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、本發(fā)明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，本發(fā)明結(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)，本發(fā)明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，對發(fā)明的技術(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為本發(fā)明的第一具體實施方式
的橫截面示意圖。圖3為本發(fā)明的第二具體實施方式
的橫截面示意圖。圖4為本發(fā)明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。
具體實施例方式實施例1如圖2所示，本發(fā)明包括信號光纖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、PB0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。本發(fā)明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，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 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，均仍屬于本發(fā)明技 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。
全文摘要
本發(fā)明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。本發(fā)明結(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G02B6/44GK101852904SQ20101020495
公開日2010年10月6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