一種新型測溫光纜的制作方法
【專利摘要】一種新型測溫光纜，由內到外依次為芯層、包層、涂覆層、緩沖層、金屬鎧包層、加強層與外護層；所述芯層為實心結構，芯層的外壁包裹有包層，包層的外壁包裹有涂覆層，涂覆層的外壁包裹有緩沖層，緩沖層的外壁包裹有金屬鎧包層，金屬鎧包層的外壁包裹有加強層，加強層的外壁包裹有外護層；所述芯層、包層的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層的折射率大于包層的折射率；所述緩沖層由芳綸填充而成，填充方式為編織式。本設計不僅能實現(xiàn)高精度、高響應、高強度的光纖測溫，而且結構簡單、使用壽命較長。
【專利說明】一種新型測溫光纜
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖測溫領域，尤其涉及一種新型測溫光纜，具體適用于在電纜隧道、電纜溝、石油管道等環(huán)境條件下，提供一種聞精度、聞響應、聞強度的測溫光纜。
【背景技術】
[0002]目前，在分布式測溫領域中，光纖測溫技術已經(jīng)逐步代替了傳統(tǒng)的測溫技術，成為電纜隧道、石油管道測溫應用領域中的首選技術。在光纖測溫應用中，提高測溫的精度、時間響應等性能，并設計出能夠適用于嚴苛使用環(huán)境下的測溫傳感光纜成為現(xiàn)在光纖測溫技術發(fā)展的一個重要方向，即光纖測溫不僅需要讓外界環(huán)境或物體的溫度能夠較直接地傳進光纖芯層，同時測溫信號還必須能較高地被激發(fā)，此外，還需能增強測溫光纜的強度，使其適用于多種應用環(huán)境。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的精度較差、響應較慢、強度較弱的缺陷與問題，提供一種高精度、高響應、高強度的新型測溫光纜。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術解決方案是:一種新型測溫光纜，包括芯層、包層與涂覆層，所述芯層為實心結構，芯層的外壁包裹有包層，該包層的外壁包裹有涂覆層；
所述測溫光纜還包括緩沖層、金屬鎧包層、加強層與外護層；所述涂覆層的外壁包裹有緩沖層，該緩沖層的外壁包裹有金屬鎧包層，該金屬鎧包層的外壁包裹有加強層，該加強層的外壁包裹有外護層。
[0005]所述緩沖層由芳綸填充而成，填充股數(shù)為1- 3股，填充方式為編織式；所述緩沖層的厚度為0.2mm - 0.4mm。
[0006]所述外護層采用氟塑料或聚氨酯制造而成；所述外護層的厚度為0.2mm - 0.5mm。
[0007]所述芯層的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層的折射率為1.43 -1.49,芯層的直徑為 0.06mm - 0.1lmm ；
所述包層的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層的折射率為1.42-1.46，包層的直徑為 0.123mm-0.126mm ；
所述芯層的折射率大于包層的折射率。
[0008]所述涂覆層的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層的折射率為1.5 - 1.7，涂覆層的厚度為0.055mm - 0.065mm。
[0009]所述金屬鎧包層由鋼帶、鋁帶或銅帶繞包在緩沖層之外而成，繞包的節(jié)距為
0.2mm - 0.5mm ;所述金屬銷包層的厚度為0.1mm - 0.3mm。
[0010]所述加強層由芳綸填充而成，填充股數(shù)為3 - 8股，填充方式為直鋪式；所述加強層的厚度為0.2mm - 0.5mm。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明一種新型測溫光纜一共包括七層結構，從內到外依次是芯層、包層、涂覆層、緩沖層、金屬鎧包層、加強層與外護層，其中，芯層、包層、涂覆層主要負責光的傳遞精度與響應速度，緩沖層、加強層、外護層主要負責光纜的強度，即光纜抗側壓、抗刮擦踩踏、抗高強拉力、耐環(huán)境變化的能力，而金屬鎧包層既能提高光纜的強度，又能提高光纜的傳溫速度，便于提高測溫效果；前述測溫光纜的七層結構，既能使本設計在850nm、1310nm、1550nm等多個波長的范圍內確保測溫激光信號的長期穩(wěn)定可靠地傳輸和高效率穩(wěn)定的耦合，又能使本設計滿足抗側壓、耐刮擦彎折、抗高拉力、高強度、高可靠性、長使用壽命等實際工程使用需求。因此，本發(fā)明能夠實現(xiàn)高精度、高響應、高強度的光纖測溫。
[0012]2、本發(fā)明一種新型測溫光纜中的緩沖層、加強層均由芳綸填充而成，其中，緩沖層中芳綸的填充方式為編織式，該種填充方式在保護光纖的基礎上，能夠確保測溫光纖在光纜中的自然狀態(tài)，從而提高測溫精度和空間分辨率；加強層中芳綸的填充方式為直鋪式，該種填充方式使得填充后的加強層具有很高的抗拉伸性能，從而增強測溫光纜整體的抗拉強度，使其成為整個光纜結構中唯一的承擔高強拉力的單元。因此，本發(fā)明不僅能提高測溫的精度，而且能增強光纜的抗拉強度。
[0013]3、本發(fā)明一種新型測溫光纜中芯層、包層的制造材料均為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層的折射率大于包層的折射率，且芯層采用較大芯層直徑多模設計；該設計不僅能夠兼顧高測溫精度、高溫度響應性能、高可靠傳輸、長壽命工作等需求，而且能滿足接續(xù)方面通用的要求，提高接頭、熔接產(chǎn)品互換性能，延長使用壽命。因此，本發(fā)明不僅能實現(xiàn)高精度、高響應、高強度的光纖測溫，而且使用壽命較長。
[0014]4、本發(fā)明一種新型測溫光纜中的金屬鎧包層由鋼帶、鋁帶或銅帶繞包在緩沖層之外而成，既能形成一層有較高保護強度的金屬層，又能滿足光纖彎曲狀態(tài)下的傳輸性能，此夕卜，金屬材料還比其他聚酯高分子材料的導熱速度快，便于提高測溫精度與響應速度。因此，本發(fā)明不僅強度較高，保護能力較強，而且導熱能力較強，測溫精度與響應速度較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0016]圖中:芯層1、包層2、涂覆層3、緩沖層4、金屬鎧包層5、加強層6、外護層7?！揪唧w實施方式】
[0017]以下結合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0018]參見圖1，一種新型測溫光纜，包括芯層1、包層2與涂覆層3，所述芯層I為實心結構，芯層I的外壁包裹有包層2，該包層2的外壁包裹有涂覆層3 ；
所述測溫光纜還包括緩沖層4、金屬鎧包層5、加強層6與外護層7 ;所述涂覆層3的外壁包裹有緩沖層4，該緩沖層4的外壁包裹有金屬鎧包層5，該金屬鎧包層5的外壁包裹有加強層6，該加強層6的外壁包裹有外護層7。
[0019]所述緩沖層4由芳綸填充而成，填充股數(shù)為1- 3股，填充方式為編織式；所述緩沖層4的厚度為0.2mm - 0.4mm。
[0020]所述外護層7采用氟塑料或聚氨酯制造而成；所述外護層7的厚度為0.2mm -
0.5mmο
[0021]所述芯層I的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層I的折射率為1.43 - 1.49，芯層 I 的直徑為 0.06mm - 0.1lmm ;
所述包層2的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層2的折射率為1.42 -1.46，包層 2 的直徑為 0.123mm - 0.126mm ;
所述芯層I的折射率大于包層2的折射率。
[0022]所述涂覆層3的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層3的折射率為1.5 - 1.7，涂覆層3的厚度為0.055mm - 0.065mm。
[0023]所述金屬鎧包層5由鋼帶、鋁帶或銅帶繞包在緩沖層4之外而成，繞包的節(jié)距為
0.2mm - 0.5mm ;所述金屬銷包層5的厚度為0.1mm - 0.3mm。
[0024]所述加強層6由芳綸填充而成，填充股數(shù)為3 - 8股，填充方式為直鋪式；所述加強層6的厚度為0.2mm - 0.5mm。
[0025]本發(fā)明的原理說明如下:
(一)、芯層:
芯層——折射率為1.43 - 1.49 (超出這個范圍，在工藝上比較難實現(xiàn)，需要調整摻雜量較大)，直徑為0.06mm - 0.1lmm (這個設計取決于光纖耦合的效率，太小耦合效率不高，太大容易產(chǎn)生彎曲損耗漏光)，由均質摻雜石英玻璃(摻氟、摻鍺、摻磷或摻硼等)或純石英玻璃組成。本芯層為實心結構，采用較大芯層直徑多模設計，較普通多模光纖的芯層直徑較大，提高了光纖的測溫效率和精度(芯層大，包層厚度減少，阻擋效果變弱，外層的溫度就能更快傳到芯層進行作用)，確保了長期穩(wěn)定導光的效果，延長了產(chǎn)品的使用壽命，而制造材料的均質屬性則能使芯層的折射率保持一致，實現(xiàn)階躍型折射率分布，有利于激光功率的均勻分布，最終兼顧高測溫精度、高溫度響應性能、高可靠傳輸、長壽命工作等需求。
[0026](二)、包層:
包層——折射率為1.42 - 1.46，直徑為0.123mm-0.126mm (超出這個范圍，熔接或做接頭進行耦合的時候，工藝上很難實現(xiàn)，也會增大耦合損耗)，由均質摻雜石英玻璃(摻氟、摻鍺、摻磷或摻硼等)或純石英玻璃組成，且芯層的折射率大于包層的折射率。包層的直徑范圍的設計能滿足接續(xù)方面通用的要求，提高接頭、熔接產(chǎn)品互換性能，延長使用壽命。此夕卜，芯層的折射率大于包層的折射率是形成波導結構的必要條件，對光纖傳光性能有作用。
[0027](三)、涂覆層:
涂覆層——折射率為1.5 - 1.7，厚度為0.055mm - 0.065mm,由丙烯酸樹脂或硅橡膠等制成。涂覆層的折射率較高，主要起著保護包層表面的作用，根據(jù)使用環(huán)境選擇不同的耐溫等級的涂覆材料，比如丙烯酸樹脂、硅橡膠等。
[0028](四)、緩沖層:
緩沖層一厚度為0.2mm - 0.4mm (緩沖層的厚度主要是要配合股數(shù)，達到一定的股數(shù)方能實現(xiàn)網(wǎng)狀結構對光纖的保護緩沖作用，但過厚又會增加工藝難度和產(chǎn)品成本)，填充股數(shù)為1- 3股，采用編織體結構(編織結構能夠提供對外界的作用的緩沖，編織體結構就是相當于芳綸材料的一個網(wǎng)兜結構將光纖包裹，使得光纜整體緩沖效果更好)的芳綸纖維材料(如杜邦公司的產(chǎn)品)填充而成。緩沖層填充芳綸材料的股數(shù)為1-3股，根據(jù)不同的使用環(huán)境的要求，緩沖層的厚度有一定的區(qū)別，能保證光纖在編織體結構的緩沖層網(wǎng)狀結構之中的自然狀態(tài)(選擇編織的節(jié)距，并同步控制光纖放線與芳綸放線的比例，就可以控制光纖在結構中的狀態(tài))，使得光纖不受外界環(huán)境應變、施工拖拽等條件的影響，確保了測溫光纖的性能穩(wěn)定，從而確保測溫的精度和空間分辨率。
[0029](五)、金屬鎧包層:
金屬鎧包層一厚度為0.1mm - 0.3mm,由鋼帶、鋁帶或銅帶繞包在緩沖層之外而成，繞包的節(jié)距控制在0.2mm - 0.5mm之間(金屬鎧包層的厚度和繞包節(jié)距是為了實現(xiàn)金屬鎧包層繞包的強度和伸縮性，厚度太小強度不夠，厚度太大光纜過硬，不方便使用；繞包節(jié)距是為了實現(xiàn)金屬鎧包層的占空比)。金屬鎧包層通過厚度與節(jié)距的控制，既能在緩沖層之外形成一層有較高保護強度的金屬層，增強光纜的保護能力，抗側壓、踩踏等，又能夠滿足光纖彎曲狀態(tài)下的傳輸性能。此外，金屬材料比其他聚酯高分子材料的導熱速度快，能提高測溫的精度與響應速度。
[0030](六)、加強層:
加強層一厚度為0.2mm - 0.5mm (加強層的厚度主要是要配合股數(shù)，達到一定的股數(shù)方能實現(xiàn)足夠的抗拉強度，但過厚又會增加工藝難度和產(chǎn)品成本)，填充股數(shù)為3 - 8股，采用直鋪結構的芳綸纖維材料填充而成。加強層的設計目的是增強測溫光纜整體的抗拉強度，直鋪結構的芳綸加強纖維材料具有很高的抗拉伸性能，成為整個光纜結構中唯一的承擔高強拉力的單元。加強層的具體厚度取決于性能整體需求，以滿足在電力隧道、石油油井等不同應用條件下的施工拖拽拉力強度的要求。
[0031](七)、外護層:
外護層——厚度為0.2mm - 0.5mm(若外護層的厚度太薄，強度不夠，抗彎折、摩擦、刮擦等外界環(huán)境影響的能力下降；厚度太厚又會增加工藝難度和產(chǎn)品成本)，采用氟塑料(杜邦公司)或聚氨酯制造而成，該材料具有耐腐蝕、耐高低溫、阻燃、絕緣等優(yōu)良性能，是外護材料的較完善選擇。外護層的厚度取決于性能整體需求，滿足抗外界踩踏，不破損，抗刮擦，耐酸，耐堿，阻燃(UL94-V0等級)，耐超高電壓等要求，厚度達到設計要求方能保證光纜在施工和使用的過程中不會出現(xiàn)破損的現(xiàn)象。
[0032]實施例:
參見圖1，一種新型測溫光纜，由內到外依次為芯層1、包層2、涂覆層3、緩沖層4、金屬鎧包層5、加強層6與外護層7 ;所述芯層I為實心結構，芯層I的外壁包裹有包層2，該包層2的外壁包裹有涂覆層3，該涂覆層3的外壁包裹有緩沖層4，該緩沖層4的外壁包裹有金屬鎧包層5，該金屬鎧包層5的外壁包裹有加強層6，該加強層6的外壁包裹有外護層7 ；所述芯層I的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層I的折射率為1.43 -
1.49,芯層I的直徑為0.06mm - 0.1lmm ;所述包層2的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層2的折射率為1.42 - 1.46，包層2的直徑為0.123mm - 0.126mm,芯層I的折射率大于包層2的折射率；所述涂覆層3的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層3的折射率為1.5-1.7，涂覆層3的厚度為0.055mm - 0.065mm ；
所述緩沖層4由芳綸填充而成，填充股數(shù)為1- 3股，填充方式為編織式，緩沖層4的厚度為0.2mm - 0.4mm ;所述金屬鎧包層5由鋼帶、鋁帶或銅帶繞包在緩沖層4之外而成，繞包的節(jié)距為0.2mm - 0.5mm,金屬銷包層5的厚度為0.1mm - 0.3mm ;所述加強層6由芳絕填充而成，填充股數(shù)為3 - 8股，填充方式為直鋪式，加強層6的厚度為0.2mm - 0.5mm ;所述外護層7采用氟塑料或聚氨酯制造而成，外護層7的厚度為0.2mm - 0.5mm。
[0033]上述設計一種新型測溫光纜可以實現(xiàn)高精度、高響應、方便鋪設等環(huán)境要求下的高強度光纖測溫要求，不僅實現(xiàn)了 850nm、1310nm、1550nm等多個波長的測溫激光信號長期穩(wěn)定可靠地傳輸和高效率穩(wěn)定的耦合兩個重要指標保證，而且能保證光纜的抗側壓、抗刮擦踩踏、抗高強拉力、耐環(huán)境變化、高強度等實際工程使用中的需求，確保了光纜產(chǎn)品在工程中的長期穩(wěn)定可靠工作，此外，本設計結構簡單，易于加工制作，產(chǎn)品性能易于檢測，高性倉泛。
【權利要求】
1.一種新型測溫光纜，包括芯層(I)、包層(2)與涂覆層(3)，所述芯層(I)為實心結構，芯層(I)的外壁包裹有包層(2)，該包層(2)的外壁包裹有涂覆層(3)，其特征在于: 所述測溫光纜還包括緩沖層(4)、金屬鎧包層(5)、加強層(6)與外護層(7);所述涂覆層(3)的外壁包裹有緩沖層(4)，該緩沖層(4)的外壁包裹有金屬鎧包層(5)，該金屬鎧包層(5)的外壁包裹有加強層(6)，該加強層(6)的外壁包裹有外護層(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型測溫光纜，其特征在于:所述緩沖層(4)由芳綸填充而成，填充股數(shù)為1- 3股，填充方式為編織式；所述緩沖層(4)的厚度為0.2mm - 0.4_。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種新型測溫光纜，其特征在于:所述外護層(7)采用氟塑料或聚氨酯制造而成；所述外護層(7)的厚度為0.2mm - 0.5mm。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種新型測溫光纜，其特征在于: 所述芯層(I)的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層(I)的折射率為.1.43 - 1.49，芯層(I)的直徑為 0.06mm-0.1lmm ; 所述包層(2)的制造材料為均質摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層(2)的折射率為.1.42 - 1.46，包層(2)的直徑為 0.123mm-0.126mm ; 所述芯層(I)的折射率大于包層(2)的折射率。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種新型測溫光纜，其特征在于:所述涂覆層(3)的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層(3)的折射率為1.5- 1.7，涂覆層(3)的厚度為0.055mm-.0.065mm。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種新型測溫光纜，其特征在于:所述金屬鎧包層(5)由鋼帶、招帶或銅帶繞包在緩沖層(4)之外而成,繞包的節(jié)距為0.2mm - 0.5mm ;所述金屬銷包層(5)的厚度為0.1mm - 0.3_。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的一種新型測溫光纜，其特征在于:所述加強層(6)由芳綸填充而成，填充股數(shù)為3 - 8股，填充方式為直鋪式；所述加強層(6)的厚度為0.2mm -.0.5mnin
【文檔編號】G02B6/44GK103576268SQ201310566283
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】但錦, 方可 申請人:武漢鑫光年光電技術有限公司